《并联机构构型综合》是一本教授如何采用系统化的方法实现并联机构构型综合的专著。本书作者孔宪文博士和戈斯林教授是并联机构学领域的资深学者和知名专家，在并联机构学方面都有长达数十年的积累，发表了许多有关并联机构的高影响力的学术论文。书中的许多机构模型与样机都具有很大的实用价值，是作者长期工作的经验总结。

本书分两大部分。第1部分为综合方法，主要介绍了并联机构构型分析与综合过程中所涉及的数学理论及简图表达方法、单运动分支的构型综合、并联机构的分类等。第2部分针对不同的机构类型进行了8类常用少自由度并联机构的构型综合研究。最后根据构型综合的结果，介绍了几种用于操作手、触觉装置、医疗机器人、显微操作的并联机构，并研究了并联机构的运动特性等。

并联装置应用十分广泛，如并联操作手、并联机床、运动模拟器、触觉装置、微纳操作手等。构型综合是并联装置创新设计阶段所面临的关键议题之一。因此，《并联机构构型综合》(作者：孔宪文)主要向读者介绍一种系统化的并联机构构型综合方法。

并联机构构型综合主要是指针对某种特定运动的需求找到所有相关的类型。《并联机构构型综合》内容不仅涵盖了并联机构的分类、实用有效的构型综合方法，而且提供了大量具有实用价值的并联机构。所提出的综合方法建立在虚拟链和旋量理论等基本概念基础之上。利用所提出的方法，多种类型的并联机构可以简单地通过一组复合单元组合而成。为便于理解并联机构构型，本书还给出了一种通用的并联机构自由度分析方法。

作为本书的预备知识，需要读者掌握有关线性代数和运动学的基本内容。

本书可作为对机器人学、机构创新设计或旋量理论感兴趣的科研人员、开发人员、工程师及研究生的参考用书。

译丛序言

译者序

序

前言

第1部分 综合方法

第1章 绪论3

 1.1 并联机构及其应用3

 1.2 并联机构的构型综合6

 1.3 并联机构的结构组成6

 1.4 文献综述11

 1.5 本书主旨及主要内容15

第2章 结构分析17

 2.1 旋量理论17

 2.2 运动链的瞬时活动度分析32

 2.3 并联机构中驱动副的选取条件38

 2.4 小结40

第3章 单环运动链的构型综合41

 3.1 引言41

 3.2 构型综合的一般过程41

 3.3 满足cζ系的单环运动链类型46

 3.4 小结51

第4章 并联机构的分类52

 4.1 并联机构的运动模式52

 4.2 虚拟链的概念52

 4.3 运动模式的初步分类及其相对应的并联机构55

 4.4 小结57

第5章 并联机构构型综合的虚拟链法58

 5.1 引言58

 5.2 成为V型并联运动链的条件58

 5.3 V型并联机构的系统化构型综合步骤60

 5.4 步骤1：对并联运动链的约束旋量系进行分解60

 5.5 步骤2：分支的构型综合69

 5.6 步骤3：分支的组装72

 5.7 步骤4：驱动副的选取73

 5.8小结76

第2部分综 合 实 例

第6章 三维平动并联机构79

 6.1 引言79

 6.2 PPP型并联运动链的约束旋量系79

 6.3 PPP型并联运动链应满足的条件80

 6.4 三维平动并联机构构型综合的一般过程80

 6.5 步骤1：对PPP型并联运动链的约束旋量系进行分解81

 6.6 步骤2：分支的构型综合81

 6.7 步骤3：分支的组装87

 6.8 步骤4：驱动副的选取88

 6.9 小结96

第7章 三维球面转动并联机构98

 7.1 引言98

 7.2 S型并联运动链的约束旋量系98

 7.3 S型并联运动链应满足的条件99

 7.4 三维球面转动并联机构构型综合的一般过程99

 7.5 步骤1：对S型并联运动链的约束旋量系进行分解99

 7.6 步骤2：分支的构型综合100

 7.7 步骤3：分支的组装104

 7.8 步骤4：驱动副的选取108

 7.9 小结111

第8章 三自由度PPR型并联机构114

 8.1 引言114

 8.2 PPR型并联运动链的约束旋量系114

 8.3 PPR型并联运动链应满足的条件115

 8.4 三维圆柱运动并联机构构型综合的一般过程115

 8.5 步骤1：对PPR型并联运动链的约束旋量系进行分解116

 8.6 步骤2：分支的构型综合117

 8.7 步骤3：分支的组装122

 8.8 步骤4：驱动副的选取123

 8.9 小结127

第9章 四自由度PPPR型并联机构129

 9.1 引言129

 9.2 PPPR型并联运动链的约束旋量系130

 9.3 PPPR型并联运动链应满足的条件130

 9.4 PPPR型并联机构构型综合的一般过程131

 9.5 步骤1：对PPPR型并联运动链的约束旋量系进行分解131

 9.6 步骤2：分支的构型综合132

 9.7 步骤3：分支的组装137

 9.8 步骤4：驱动副的选取139

 9.9 小结145

第10章 四自由度SP型并联机构146

 10.1 引言146

 10.2 SP型并联运动链的约束旋量系146

 10.3 SP型并联运动链应满足的条件147

 10.4 SP型并联机构构型综合的一般过程147

 10.5 步骤1：对SP型并联运动链的约束旋量系进行分解148

 10.6 步骤2：分支的构型综合149

 10.7 步骤3：分支的组装152

 10.8 步骤4：驱动副的选取154

 10.9 小结158

第11章 五自由度US型并联机构159

 11.1 引言159

 11.2 US型并联运动链的约束旋量系159

 11.3 US型并联运动链应满足的条件160

 11.4 US型并联机构构型综合的一般过程160

 11.5 步骤1：对US型并联运动链的约束旋量系进行分解161

 11.6 步骤2：分支的构型综合161

 11.7 步骤3：分支的组装164

 11.8 步骤4：驱动副的选取165

 11.9 小结168

第12章 五自由度PPPU型并联机构169

 12.1 引言169

 12.2 PPPU型并联运动链的约束旋量系169

 12.3 PPPU型并联运动链应满足的条件170

 12.4 PPPU型并联机构构型综合的一般过程170

 12.5 步骤1：对PPPU型并联运动链的约束旋量系进行分解171

 12.6 步骤2：分支的构型综合171

 12.7 步骤3：分支的组装176

 12.8 步骤4：驱动副的选取178

 12.9 小结181

第13章 五自由度PPS型并联机构182

 13.1 引言182

 13.2 PPS型并联运动链的约束旋量系182

 13.3 PPS型并联运动链应满足的条件182

 13.4 PPS型并联机构构型综合的一般过程183

 13.5 步骤1：对PPS型并联运动链的约束旋量系进行分解184

 13.6 步骤2：分支的构型综合184

 13.7 步骤3：分支的组装188

 13.8 步骤4：驱动副的选取190

 13.9 小结193

第14章 含并联虚拟链的并联机构194

 14.1 引言194

 14.2 并联机构构型综合的一般过程194

 14.3 3-PPS型并联机构的构型综合195

 14.4 2-PPPU型并联机构的构型综合198

 14.5 US-PPS型并联机构的构型综合201

 14.6 小结203

第15章 结论204

 15.1 主要贡献204

 15.2 未来展望205

附录207

附录A 并联装置的设计207

 A.1 共性问题207

 A.2 特性问题208

 A.3 小结213

附录B 并联机构活动度分析214

 B.1 全周活动度校验原理214

 B.2 活动度分析的一般过程215

 B.3 实例分析218

 B.4 小结223

附录C 基于位移群理论的构型综合方法224

 C.1 位移群及其生成元224

 C.2 位移子群的运算225

 C.3 运动连接228

 C.4 并联运动链构型综合的一般过程228

参考文献230