| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-8页 |
| 第1章 绪论 | 第16-33页 |
| 1.1 课题的背景及研究的意义 | 第16-17页 |
| 1.2 面向ORU更换的机械臂系统及技术发展综述 | 第17-23页 |
| 1.2.1 面向ORU更换的机械臂系统综述 | 第17-21页 |
| 1.2.2 机械臂系统关键技术发展综述 | 第21-23页 |
| 1.3 机械臂的逆运动学及优化方法综述 | 第23-27页 |
| 1.4 机械臂柔顺控制及操作策略发展综述 | 第27-31页 |
| 1.4.1 机械臂柔顺控制发展综述 | 第27-30页 |
| 1.4.2 面向ORU插拔的操作策略综述 | 第30-31页 |
| 1.5 本文主要研究内容 | 第31-33页 |
| 1.5.1 目前研究存在的问题 | 第31-32页 |
| 1.5.2 本文主要研究工作 | 第32-33页 |
| 第2章 面向ORU更换的机械臂构型综合与运动分析 | 第33-68页 |
| 2.1 引言 | 第33-34页 |
| 2.2 机械臂的构型综合与分析 | 第34-38页 |
| 2.2.1 机械臂的运动性能要求 | 第34-35页 |
| 2.2.2 机械臂构型综合与性能分析 | 第35-38页 |
| 2.3 基于逆序坐标法的构型I机械臂的运动学分析 | 第38-44页 |
| 2.3.1 问题背景 | 第38页 |
| 2.3.2 逆序坐标法的基础理论 | 第38-40页 |
| 2.3.3 逆序坐标法及其应用 | 第40-41页 |
| 2.3.4 构型I机械臂运动学仿真与验证 | 第41-44页 |
| 2.4 基于虚拟重构法的构型II机械臂的运动学分析 | 第44-55页 |
| 2.4.1 问题背景 | 第44-45页 |
| 2.4.2 虚拟重构法的基础理论 | 第45-49页 |
| 2.4.3 虚拟重构法及其应用 | 第49-51页 |
| 2.4.4 构型II机械臂运动学仿真与验证 | 第51-55页 |
| 2.5 基于参数化臂角法的构型III机械臂的运动学分析 | 第55-62页 |
| 2.5.1 构型III机械臂的运动特性 | 第55-57页 |
| 2.5.2 机械臂的参数化封闭解计算 | 第57-59页 |
| 2.5.3 臂角参数的取值范围分析 | 第59-62页 |
| 2.5.4 构型III机械臂的运动学仿真与验证 | 第62页 |
| 2.6 机械臂构型选择与尺寸计算 | 第62-67页 |
| 2.6.1 机械臂的构型选择 | 第62-65页 |
| 2.6.2 机械臂的尺寸计算 | 第65-67页 |
| 2.7 本章小结 | 第67-68页 |
| 第3章 冗余机械臂系统样机的研制 | 第68-92页 |
| 3.1 引言 | 第68页 |
| 3.2 机械臂系统样机的设计指标 | 第68-69页 |
| 3.3 机械臂模块化关节的研制 | 第69-81页 |
| 3.3.1 机械臂模块化关节设计指标 | 第69-72页 |
| 3.3.2 模块化关节整体设计 | 第72-75页 |
| 3.3.3 模块化关节传感器系统设计 | 第75-80页 |
| 3.3.4 模块化关节电气系统设计 | 第80-81页 |
| 3.4 机械臂系统样机的综合设计 | 第81-86页 |
| 3.4.1 机械臂系统样机的整体结构设计 | 第81-82页 |
| 3.4.2 机械臂末端执行器的设计 | 第82-83页 |
| 3.4.3 机械臂的控制系统设计 | 第83-85页 |
| 3.4.4 机械臂系统的性能优势 | 第85-86页 |
| 3.5 机械臂系统样机的标定与测试 | 第86-91页 |
| 3.5.1 关节性能测试与标定 | 第86-90页 |
| 3.5.2 机械臂系统整体性能测试 | 第90-91页 |
| 3.6 本章小结 | 第91-92页 |
| 第4章 冗余机械臂的运动优化 | 第92-121页 |
| 4.1 引言 | 第92-93页 |
| 4.2 机械臂自寻优运动优化方法 | 第93-101页 |
| 4.2.1 自寻优方法的基础理论 | 第93-95页 |
| 4.2.2 自寻优方法及其应用 | 第95-98页 |
| 4.2.3 冗余机器人的运动优化与仿真 | 第98-101页 |
| 4.3 具有关节限位的七自由度机械臂运动优化 | 第101-107页 |
| 4.3.1 七自由度机械臂运动优化模型 | 第101-103页 |
| 4.3.2 七自由度机械臂的运动仿真与实验 | 第103-107页 |
| 4.4 七自由度机械臂的关节运动轨迹优化 | 第107-113页 |
| 4.4.1 关节运动轨迹的优化模型 | 第107-108页 |
| 4.4.2 基于ARO方法的运动优化 | 第108-110页 |
| 4.4.3 机械臂的运动优化实验与分析 | 第110-113页 |
| 4.5 具有功能性冗余的七自由度机械臂运动优化 | 第113-120页 |
| 4.5.1 问题提出 | 第113页 |
| 4.5.2 操作空间分解的基础理论 | 第113-114页 |
| 4.5.3 冗余机械臂的运动优化模型 | 第114-116页 |
| 4.5.4 优化目标函数 | 第116-117页 |
| 4.5.5 机械臂的运动仿真与实验 | 第117-120页 |
| 4.6 本章小结 | 第120-121页 |
| 第5章 冗余机械臂的柔顺控制与ORU更换实验 | 第121-156页 |
| 5.1 引言 | 第121页 |
| 5.2 ORU更换操作流程及控制要求 | 第121-123页 |
| 5.3 改进的混合阻抗控制理论 | 第123-128页 |
| 5.3.1 改进的混合阻抗控制方法 | 第123-126页 |
| 5.3.2 冗余机械臂的混合阻抗控制模型 | 第126-128页 |
| 5.4 改进的混合阻抗控制方法性能分析 | 第128-129页 |
| 5.4.1 奇异性分析 | 第128页 |
| 5.4.2 力跟踪稳态误差分析 | 第128-129页 |
| 5.5 机械臂系统ORU更换操作策略 | 第129-134页 |
| 5.5.1 目标接近阶段 | 第129-130页 |
| 5.5.2 对接/释放阶段 | 第130-133页 |
| 5.5.3 插入/拔出阶段 | 第133-134页 |
| 5.6 机械臂系统ORU更换地面实验 | 第134-154页 |
| 5.6.1 实验设计及参数选取原则 | 第134-138页 |
| 5.6.2 基于MHIC的ORU更换实验 | 第138-150页 |
| 5.6.3 基于传统方法的实验对比与分析 | 第150-154页 |
| 5.7 本章小结 | 第154-156页 |
| 结论 | 第156-159页 |
| 参考文献 | 第159-171页 |
| 附录A 机械臂的参数化设计 | 第171-172页 |
| 附录B 机械臂的逆运动学计算 | 第172-176页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 | 第176-178页 |
| 致谢 | 第178-179页 |
| 个人简历 | 第179页 |