随着人工智能和机器人技术的进步与发展，机构学创新研究已成为热点之一。从机构设计的角度看，传统机构由于拓扑结构与机构活动度的单一性，很难满足人工智能和机器人等领域日益发展的需求，这就需要对作为机器与机器人骨架的机构进行创新设计，对传统机构概念与设计进行彻底变革，以满足多变环境、工况和任务需求。因此，发展可重构机构与机器人具有十分重要的意义。 本书深入挖掘变胞机构演变机理，创建了可重构机构变构理论，围绕旋量系几何形态与交集计算，分岔与演变的解析研究、局部特性分析、几何约束分析、旋量力约束分析与数值分析，可重构机构综合方法及新机构创新等方面进行详细论述，建立了系统分析与设计方法，较为全面地展现了作者多年来在该领域取得的国际领先成果，对从事机构学、机器人学理论研究与实践的科研人员具有重要的指导意义，特别地，对我国可重构机构与机器人领域的理论研究、关键技术、创新性应用等方面将起到引领作用。 目前，可重构机构已发展为机构学与机器人学研究的新方向和热点。本书为国内首部阐述可重构机构与可重构机器人的理论和应用型著作，旨在填补该领域理论研究的空白，系统总结和凝练了最新的研究成果，为读者开展相关研究工作提供参考。本书适合机构学与机器人学相关领域的研究生、教师、科学研究人员和工程技术人员阅读。

前辅文
第一章 绪论
  1.1 机构演变内涵及运动与约束空间内在关联
  1.2 机构演变中的分岔机理与可控奇异位形
  1.3 变胞机构的构型设计、性能综合与新型设计理念
  1.4 变胞机构的创新性应用
  1.5 本书概述
  主要参考文献
第二章 旋量系几何形态与交集
  2.1 基于代数余子式的旋量系零空间构造
   2.1.1 旋量系零空间
   2.1.2 包含两个相关列向量的旋量系零空间构造
   2.1.3 包含多个相关列向量的旋量系零空间构造
   2.1.4 旋量系零空间构造扩展方法
   2.1.5 算例
  2.2 旋量系交集计算研究
   2.2.1 两个旋量系的交集计算方法
   2.2.2 旋量系交集计算方法的证明
   2.2.3 多个旋量系的交集计算方法
   2.2.4 算例
  2.3 旋量系几何形态研究
   2.3.1 四个线矢量线性相关的几何形态
   2.3.2 三阶线矢量系与二次曲面的关联关系
  2.4 本章小结
  主要参考文献
第三章 分岔的局部特性分析
  3.1 基于高阶运动学的可重构分岔识别
   3.1.1 一阶约束方程
   3.1.2 二阶约束方程的李括号双线性型表示
   3.1.3 不同分岔运动分支的识别
   3.1.4 重构识别的初始构态空间
  3.2 闭环机构二阶运动学约束方程的矩阵分析
   3.2.1 多环机构运动学拓扑图的矩阵表示
   3.2.2 单环机构二阶运动学约束方程的矩阵分析
   3.2.3 多环机构二阶运动学约束方程的矩阵分析
   3.2.4 二阶约束的矩阵方法在奇异性分析中的应用
  3.3 基于曲线理论的机构分岔分析
   3.3.1 运动曲线的自相交点和单闭环机构的分岔条件
   3.3.2 RCRCR机构的分岔分析与设计
   3.3.3 可重构RURU机构
   3.3.4 从Myard五杆机构退化而来的特殊四杆机构
  3.4 本章小结
  主要参考文献
第四章 分岔与演变的解析研究
  4.1 经典机构的闭环方程通解及运动特征分析
   4.1.1 面对称Bricard机构闭环方程的显式解
   4.1.2 面对称Bricard机构的运动特性分析
  4.2 基于经典机构通解的可重构机构分岔行为与演变规律
   4.2.1 面对称Bricard机构的衍生机构
   4.2.2 面对称Bricard机构与Bennett机构间的分岔
   4.2.3 面对称机构的其他分岔行为
  4.3 基于旋量系几何形态的变胞机构分岔分析、分支转换与重构研究
   4.3.1 球面运动和平面运动的重构
   4.3.2 Bennett运动和球面运动的重构
   4.3.3 Bennett运动和平面运动的重构
   4.3.4 Bennett运动、平面运动和球面运动的重构
  4.4 基于旋量系交集的机构活动度分析
   4.4.1 旋量系交集与并联机构动平台运动旋量空间的联系
   4.4.2 RCPP过约束机构活动度分析
   4.4.3 3-PUP并联机构活动度分析
  4.5 本章小结
  主要参考文献
第五章 几何约束与分岔演变
  5.1 Grassmann线几何与旋量系和运动分岔的关联
   5.1.1 基于自由度公式的可重构机构分类
   5.1.2 可重构机构旋量系变化与约束奇异性的关联
   5.1.3 不同运动分支之间关联关系：分岔位形的公共约束
   5.1.4 机构运动分支衍变中的Grassmann种类和旋量系变化
  5.2 几何约束演变与运动构型分岔
   5.2.1 面对称Bricard过约束双球面6R机构及几何参数
   5.2.2 过约束双球面6R机构的约束奇异性及运动分岔
  5.3 单自由度空间七杆机构几何约束演变及其运动分岔
   5.3.1 共面约束引起的奇异位形和活动度为1的串联链运动分支
   5.3.2 共面约束引起的运动分岔以及过约束6R机构运动分支
   5.3.3 共点约束引起的运动分岔及球面4R机构运动分支
  5.4 Bennett六杆机构衍生混联并联机构的几何约束与运动分岔分析
   5.4.1 变胞并联机构运动支链的约束变化
   5.4.2 变胞并联机构的构型衍变分析
  5.5 本章小结
  主要参考文献
第六章 旋量力约束与分岔演变
  6.1 基于约束旋量的变胞并联机构3(rT)C(rT)的构型变换和分岔运动分析
   6.1.1 3(rT)(rT)可变自由度的变胞并联机构
   6.1.2 通过可变构型虎克铰的机构自由度演化
   6.1.3 自由度2构型及其分岔运动
   6.1.4 自由度1构型及其分岔运动
   6.1.5 初始构型及其分岔运动
  6.2 变胞并联机构4rTPS的分岔运动和奇异工作空间
   6.2.1 可变构型支链rTPS的两种构型
   6.2.2 变胞并联机构4(rT)2PS的分岔运动
   6.2.3 4(rT)2PS机构的分岔运动工作空间和奇异构型分析
  6.3 3-PUP并联机构的分岔运动及其演变
   6.3.1 具有不同平台角的一类3-PUP并联机构
   6.3.2 基于约束旋量的分岔运动分析
   6.3.3 3-PUP并联机构分岔运动的演变
  6.4 本章小结
  主要参考文献
第七章 分岔的数值分析
  7.1 基于机构几何约束交集的可重构Waldron-Bricard家族
   7.1.1 可重构线对称Waldron-Bricard 6R机构
   7.1.2 可重构面对称Waldron-Bricard 6R机构
   7.1.3 可重构线面对称Waldron-Bricard 6R机构
  7.2 变胞机构的分岔运动与直纹面变化
   7.2.1 变胞机构的分岔运动
   7.2.2 变胞机构的直纹面变化
  7.3 本章小结
  主要参考文献
第八章 基于李子群与微分流形的可重构并联机构的型综合
  8.1 可重构并联机构的变换构型空间和动平台的运动表示
   8.1.1 具有单分岔点的两个运动分支的变换构型空间
   8.1.2 具有单分岔点的多个运动分支的变换构型空间
   8.1.3 具有多分岔点的多个运动分支的变换构型空间
   8.1.4 两个运动分支的可重构并联机构动平台的运动表示
   8.1.5 多个运动分支的可重构并联机构动平台的运动表示
  8.2 具有1R2T和2R1T运动变胞并联机构的型综合
   8.2.1 变胞并联机构动平台的运动表示
   8.2.2 基于子流形切换的构型变换原理
   8.2.3 基于流形运算变胞运动副的型综合
   8.2.4 基于流形运算变胞子链的型综合
   8.2.5 实现2R1T和1R2T运动的变胞并联机构
  8.3 平面运动和球面运动分支可重构并联机构型综合
   8.3.1 具有运动分支SE(2)和SO(3)的可重构并联机构的运动表示
   8.3.2 具有两运动分支可重构并联机构运动生成的切换条件
   8.3.3 共同运动生成的串联子链的型综合
   8.3.4 具有运动分支SE(2)和SO(3)的可重构并联机构的型综合
  8.4 三分岔运动可重构并联机构的型综合与分析
   8.4.1 三分岔运动可重构并联机构的切换原理
   8.4.2 实现三分岔运动的可重构双四连杆模块子机构的型综合
   8.4.3 三分岔运动可重构并联机构的运动表示
   8.4.4 具有可重构模块子机构的串联子链的型综合
   8.4.5 具有可重构模块子机构的可重构并联机构的型综合
  8.5 本章小结
  主要参考文献
第九章 可重构机构耦合与综合
  9.1 可重构并联机构的相关性与传递性
   9.1.1 支链约束和运动平台约束间的相关性和传递性
   9.1.2 具有平面四杆可重构平台的平面4-RRR并联机构
   9.1.3 具有球面五杆可重构平台的3-SRR并联机构
   9.1.4 可重构并联机构分析方法的推广
  9.2 基于奇异构型的多分岔可重构机构设计
   9.2.1 奇异构型局部特征分析及设计方法
   9.2.2 多分岔线对称Bricard-双心机构设计实例分析
   9.2.3 基于Bennett的多分岔双心机构设计
  9.3 本章小结
  主要参考文献
第十章 可重构机构在机器人中的应用
  10.1 变胞四足仿生机器人设计分析
   10.1.1 变胞四足仿生机器人机构设计
   10.1.2 变胞八杆机构运动分支及可重构分析
   10.1.3 变胞四足仿生机器人的三种仿生形态
   10.1.4 变胞四足仿生机器人驱动与形态切换
  10.2 可重构躯干与运动性能分析
   10.2.1 躯干活动度与步态规划
   10.2.2 特殊场景下变胞四足仿生机器人适应性分析
   10.2.3 样机与实验
  10.3 变胞电力机器人
   10.3.1 电力机器人应用背景
   10.3.2 电力机器人机构设计挑战
  10.4 线路巡检与维护变胞机器人
   10.4.1 线路巡检与维护变胞机器人设计
   10.4.2 线路巡检与维护变胞机器人构态分析与变换
   10.4.3 线路巡检与维护变胞机器人运动性能分析
  10.5 本章小结
  主要参考文献
第十一章 结论
附录A
附录B
  B1.1 矩阵李群
  B1.2 微分流形
  B1.3 抽象李群、李代数
  B1.4 可解与幂零李代数
  B1.5 复半单李代数的分类
索引
彩插