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《柔體機器人的動力學與控制技術》共分為12章，內容涉及柔體機器人的振動模態分析、動力學模型與數值方法、柔性關節的精密控制策略、大負載動力學特性、振動控制方法、接觸操作阻抗控制等典型問題的研究，特別地，提出了一種面向軟接觸操作的柔體機器人新模型，對該類柔體機器人動力學分析和穩定控制的機理進行了新概念和新方法的有益探索。
《柔體機器人的動力學與控制技術》可作為機械工程或控制科學與工程專業的碩博研究生選讀教材。
第1章 緒論
1．1 引言
1．2 柔體機器人系統的應用現狀
1．3 柔體機器人關鍵技術研究現狀
1．3．1 柔體機器人的動力學關鍵技術
1．3．2 柔體機器人的主動控制
1．4 柔體機器人的研究價值和學術意義
第2章 柔體機器人的剛／柔／控耦合模態特性
2．1 引言
2．2 柔體機器人的動力學／控制器耦合模態分析
2．2．1 柔性關節／柔性臂杆系統的力學模型
2．2．2 關節控制器作用下的回饋約束特性
2．2．3 動態約束的複雜邊界條件
2．2．4 頻域內的模態分析
2．2．5 狀態空間求解的複模態法
2．2．6 數值模擬與分析
2．3 柔體機器人的剛／柔耦合模態分析
2．3．1 大範圍剛體運動時的模態分析
2．3．2 數值模擬與分析
2．4 多自由度柔體機器人的有限元模態分析
2．4．1 虛擬樣機技術
2．4．2 多柔體系統的有限元分析
2．4．3 某型多自由度柔體機器人的模態分析模擬
2．5 本章小結
第3章 柔體機器人的動力學方程與數值方法
3．1 引言
3．2 多柔體系統動力學
3．2．1 柔體機器人剛／柔／控耦合建模的變分原理
3．2．2 單連杆大柔度機器人的動力學模型
3．2．3 雙連杆大柔度機器人的動力學模型
3．3 柔體機器人stiff微分方程的數值方法
3．3．1 拉氏空間、哈氏空間與狀態空間
3．3．2 閉環狀態回饋stiff方程的P1M法
3．3．3 柔體機器人微分方程PIM法的數值實驗
3．4 數值模擬與分析
3．5 本章小結
第4章 柔性關節摩擦和不確定補償的軌跡控制
4．1 引言
4．2 柔性關節的動力學模型
4．2．1 摩擦環節與預測模型
4．2．2 柔性關節的標稱力學模型
4．2．3 柔性關節的動態不確定力學模型
4．3 柔性關節摩擦和不確定項補償的高精度軌跡控制
4．3．1 級聯系統的反演魯棒控制
4．3．2 小波神經網路的結構設計
4．3．3 動態不確定柔性關節的小波神經一魯棒複合控制
4．3．4 穩定性分析
4．4 數值模擬與分析
4．5 本章小結
第5章 柔體機器人的振動主動控制
5．1 引言
5．2 微分幾何回饋線性化
5．2．1 光滑函數、向量場和微分同胚
5．2．2 李導數及其相對階
5．2．3 單輸入一單輸出系統的回饋線性化
5．2．4 多輸入一多輸出系統的回饋線性化
5．3 柔體機器人回饋觀測的穩定性分析
5．3．1 單連杆柔性臂的回饋線性化和穩定性
5．3．2 雙連杆柔性臂的穩定回饋觀測器設計
5．4 柔體機器人的全域終端滑模振動魯棒控制
5．5 數值模擬與分析
5．6 本章小結
第6章 大負載柔體機器人的動力學模型
6．1 引言
6．2 Kane方法
6．2．1 廣義速率、偏速度和偏角速度
6．2．2 Kane方程的建立
6．3 大負載單柔杆的彎曲振動模態分析
6．4 大負載單柔杆的運動學分析
6．5 大負載單柔杆的動力學建模
6．5．1 廣義速率、偏速度和偏角速度
6．5．2 動力學方程
6．6 本章小結
第7章 大負載柔體機器人的振動控制
7．1 引言
7．2 基於奇異攝動的系統分解
7．3 滑模變結構控制器設計
7．3．1 滑模變結構控制
7．3．2 滑模變結構控制器設計
7．3．3 抖振問題
7．4 最優控制器設計
7．4．1 最優控制的數學描述
7．5 大負載柔體機器人控制演算法
7．5．1 混合控制方法
7．5．2 狀態回饋控制設計
7．6 本章小結
第8章 柔體機器人接觸操作的阻抗控制
8．1 引言
8．2 阻抗控制演算法原理
8．2．1 阻抗控制模型
8．2．2 目標控制參數性能分析
8．3 柔體機器人阻抗控制演算法
8．4 數值模擬
8．4．1 運動空間下的軌跡跟蹤
8．4．2 接觸操作時固定點的力控制
8．4．3 接觸操作時的接觸力控制
8．5 本章小結
第9章 軟接觸柔體機器人的關節結構設計
9．1 引言
9．2 關節功能需求分析
9．3 關節阻尼緩衝方法
9．3．1 磁流變液
9．3．2 阻尼緩衝方法
9．4 關節方案設計
9．4．1 驅動傳動機構設計
9．4．2 可控柔性組件設計
9．4．3 可控柔性組件
9．5 本章小結
第10章 軟接觸柔體機器人的動力學分析
10．1 引言
10．2 軟接觸阻尼緩衝任務分析與設計
10．3 軟接觸單關節動力學特性分析
10．3．1 z軸直線方向受接觸力後的動力學模擬
10．3．2 z軸直線和旋轉方向受接觸力後動力學模擬
10．3．3 空間六維方向動力學模擬
10．4 軟接觸柔體機器人的動力學特性模擬分析
10．5 本章小結
第11章 軟接觸柔體機器人的動力學模型
11．1 引言
11．2 基於Kane方法的質點系和剛體系方程
11．2．1 質點系下的Kane方程
11．2．2 剛體系統的Kane方程
11．3 具有可控阻尼的柔體機器人模型
11．4 運動學分析
11．4．1 廣義座標
11．4．2 變換矩陣
11．4．3 偏角速度及其導數
11．4．4 偏線速度及其導數
11．4．5 柔體機器人的運動學方程
11．5 動力學分析
11．5．1 剛體k的受力分析
11．5．2 等效主動力（矩）
11．5．3 等效慣性力(矩）
11．5．4 柔體機器人的動力學方程
11．6 算例模擬
11．7 本章小結
第12章 軟接觸柔體機器人的振動控制
12．1 引言
12．2 微粒群優化演算法
12．3 基於微粒群優化的軟接觸柔體機器人抑振策略
12．3．1 目標函數的確定
12．3．2 演算法及參數選擇
12．3．3 演算法終止條件
12．3．4 控制具體流程
12．4 軟接觸柔體機器人的PID振動控制
12．4．1 控制器的設計
12．4．2 參數選擇
12．5 兩種控制方案的模擬對比
12．6 本章小結
參考文獻
