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第1章 绪论1

1.1引言1

1.2可变形模块机器人的研究现状2

1.2.1国外的研究情况4

1.2.2国内的研究情况20

1.3可变形模块机器人的分类33

1.3.1基于变形机理的可变形机器人分类34

1.3.2基于结构特征的可变形机器人分类36

1.4可变形模块机器人的主要研究内容概述37

1.4.1可变形模块机器人系统设计37

1.4.2可变形模块机器人模块研究38

1.4.3可变形模块机器人构形研究39

1.4.4可变形模块机器人运动特性研究40

1.4.5可变形模块机器人运动规划研究41

1.4.6可变形模块机器人控制方法研究42

1.5本书主要内容43

第2章 可变形模块机器人系统概述44

2.1引言44

2.2可变形模块机器人的变形原理44

2.2.1链式模块化结构的仿生研究和特点分析44

2.2.2新型链式结构的变形与重组机理47

2.3可变形模块机器人的设计与仿真系统48

2.3.1基于SolidWorks的设计与仿真系统49

2.3.2基于MATLAB的仿真系统52

2.4可变形模块机器人平台简述54

2.4.1原理样机基础模块设计54

2.4.2原理样机单模块机器人系统56

2.4.3原理样机双模块机器人系统58

2.4.4原理样机三模块机器人系统59

2.4.5 三模块原理样机系统的改进61

2.5本章小结66

第3章 可变形模块机器人的构形计数研究67

3.1引言67

3.2基于相似理论的构形研究方法概述67

3.2.1相似理论概述67

3.2.2基于相似性的构形描述71

3.3可变形机器人的构形通用计数方法72

3.3.1模块的拆分计数72

3.3.2模块的组合计数77

3.3.3树状模块规则结构的计数方法82

3.3.4环状模块规则结构的计数方法85

3.4可变形模块机器人的构形设计与计数90

3.4.1模块连接关系的0-1表达90

3.4.2单模块拓扑信息的构形矩阵表达94

3.4.3构形矩阵的有关定义97

3.4.4模块间邻接关系的矩阵描述97

3.4.5构形数量分析103

3.4.6构形设计示例106

3.5构形计数和设计方法的拓展应用110

3.6本章小结111

第4章 可变形模块机器人的构形机动性研究112

4.1引言112

4.2基本运动形式和力学模型概述113

4.3可变形模块机器人的转向特性研究114

4.3.1履带模块的平地接地比压研究114

4.3.2地面转向阻力矩分析118

4.3.3滑移转向特性分析122

4.3.4铰接转向特性分析128

4.3.5转向特性实验与评价134

4.4可变形模块机器人的越障特性研究142

4.4.1斜坡爬行性能143

4.4.2沟壑跨越性能145

4.4.3楼梯爬行性能147

4.5可变形模块机器人的倾翻稳定性研究158

4.5.1倾翻稳定性的稳定锥描述158

4.5.2变形过程中的倾翻稳定性研究164

4.5.3不同构形的倾翻稳定性比较166

4.6本章小结169

第5章 可变形模块机器人的构形转换研究170

5.1引言170

5.2现有构形转换方法概述171

5.2.1基底变形运动规划173

5.2.2 Cube类型机器人变形规划的扩展174

5.2.3闭链构形转换的规划176

5.3基于图论的构形网络建模177

5.3.1图论中的基本定义和定理177

5.3.2构形网络描述模型和定义178

5.4基于构形网络的多构形转换特性分析179

5.4.1构形转换路径计数179

5.4.2构形转换路径优化183

5.4.3中心构形的选择188

5.5构形转换网络方法的拓展应用189

5.6本章小结190

第6章 可变形模块机器人研究展望191

6.1可变形模块机器人研究的挑战191

6.2从常规机电系统到分子机器人193

6.3 self-X系统197

6.4本章小结198

参考文献199

附录215

附1国内外主要研究单位目录215

1.1美国215

1.2日本216

1.3中国216

1.4其他国家217

附2构形计数研究的程序与代码218

2.1主程序f unctiongx=CONRO-Enume218

2.2子程序:BDDG224

2.3子程序：DDDG224

2.4子程序：ADD225

2.5子程序：HDD226