本书系统地介绍了刚柔耦合3D打印机器人关键技术及应用，涵盖了大空间刚柔耦合机器人的基础知识、关键技术及应用案例，书中内容涉及机械、控制、计算机、人工智能等多学科与多技术的交叉领域，将大空间刚柔耦合机器人、智能装备集成技术与增材制造技术进行了结合应用。书中刚柔耦合 3D 打印机器人的开发及其关键技术在制造、建筑、康复等领域的示范应用案例，为 3D 打印装备的开发与应用提供了理论与实践依据，为大空间高效高质 3D 打印技术与装备创新提供了新的途径。

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智能柔性驱动系统关键技术及应用，中国电子学会技术发明二等奖，2016年，排名第6

目录
丛书序
前言
第1章 绪论 1
1.1 刚柔耦合3D打印机器人概述 1
1.2 刚柔耦合机构国内外研究现状 4
1.3 增材制造技术国内外研究现状 9
1.4 刚柔耦合3D打印机器人主要应用领域 10
参考文献 10
第2章 刚柔耦合3D打印机器人运动学与动力学分析 15
2.1 运动学模型及仿真 16
2.1.1 逆运动学及仿真 18
2.1.2 正运动学及仿真 22
2.2 动力学模型及仿真 23
2.3 本章小结 25
参考文献 25
第3章 刚柔耦合3D打印机器人工作空间分析 27
3.1 正索力工作空间 28
3.1.1 末端执行器理论位姿空间 28
3.1.2 正索力工作空间求解 29
3.2 索长工作空间 32
3.2.1 索长工作空间定义 32
3.2.2 索长工作空间求解及范围影响因素分析 34
3.3 静态可行工作空间 39
3.3.1 静态可行工作空间定义 39
3.3.2 静态可行工作空间求解及范围影响因素分析 40
3.3.3 工作空间索力均匀分布情况分析 44
3.4 本章小结 47
参考文献 48
第4章 刚柔耦合3D打印机器人刚度及稳定性分析 49
4.1 柔索驱动并联3D打印机静刚度分析 51
4.2 柔索驱动并联3D打印机稳定性分析 53
4.3 本章小结 56
参考文献 56
第5章 刚柔耦合3D打印机器人误差分析与自标定 58
5.1 机构误差分析 59
5.1.1 机构的误差建模 59
5.1.2 机构的灵敏度分析 62
5.2 运动学自标定研究 67
5.2.1 自标定位置的选择 68
5.2.2 运动学参数的误差识别 71
5.2.3 自标定方法的仿真实验验证 76
5.3 本章小结 79
参考文献 79
第6章 刚柔耦合3D打印机器人动力学轨迹规划 81
6.1 B 样条曲线的改进 82
6.2 操作空间 B 样条轨迹规划 84
6.2.1 B 样条曲线的插值方法 84
6.2.2 多目标最优轨迹规划 91
6.3 轨迹规划数值仿真与结果分析 97
6.4 本章小结 99
参考文献 99
第7章 刚柔耦合3D打印机器人索力分配优化与运动控制系统设计 101
7.1 刚柔耦合3D打印机器人索力分配优化 102
7.1.1 驱动绳索张力分配优化 102
7.1.2 弹簧单向变力索力优化 103
7.1.3 弹簧多向变力索力优化 106
7.2 刚柔耦合3D打印机器人运动控制器设计 110
7.2.1 刚柔耦合3D打印机器人运动控制原理分析 110
7.2.2 PID 控制器 110
7.2.3 基于双曲正切函数的滑模控制器 111
7.3 刚柔耦合3D打印机器人运动控制策略仿真分析 114
7.4 本章小结 119
参考文献 120
第8章 刚柔耦合3D打印机器人实验研究 122
8.1 被动张紧刚柔耦合3D打印机器人样机开发 123
8.2 改进主动张紧刚柔耦合3D打印机器人样机开发 126
8.3 实验数据采集与处理 127
8.4 刚柔耦合3D打印机器人标定实验 132
8.4.1 刚柔耦合3D打印机器人运动学标定实验 132
8.4.2 刚柔耦合3D打印机器人自标定实验 138
8.5 基于 5 次 B 样条的轨迹规划实验 144
8.6 索力分配以及精度补偿控制实验 147
8.7 刚柔耦合3D打印机器人视觉反馈控制实验 152
8.8 本章小结 156
参考文献 156
第9章 大空间刚柔耦合机器人应用 158
9.1 刚柔耦合3D打印机器人在建筑领域的应用 158
9.1.1 刚柔耦合3D打印机器人的整体结构 158
9.1.2 刚柔耦合3D打印机器人陶土打印实验 166
9.2 刚柔耦合腰部康复机器人应用 167
9.2.1 面向患者需求的腰部康复实验平台构建 167
9.2.2 刚柔耦合腰部康复机器人运动学分析 171
9.2.3 轨迹规划技术在腰部康复领域的应用 178
9.3 大空间多机协作吊装柔索并联构型装备的应用 182
9.3.1 多机协作吊装机器人动力学 182
9.3.2 改进蚁群算法 189
9.3.3 多机协作吊装机器人路径规划 192
9.3.4 数值仿真分析 195
9.4 本章小结 201
参考文献 202