本书系统构建了并联加工装备全链条研发体系，涵盖机构设计、参数优化、运动控制、精度保障等关键技术，深入探讨了工程应用中的基础理论问题，并以五轴并联加工机器人为典型案例，完整呈现了从理论到实践的装备研发全过程。全书共7章：第1章分析了加工装备发展历程，对高端装备的发展趋势进行展望；第2、3章针对核心的五轴联动并联加工机器人，完成了其构型创新设计及参数优化；第4章提出了并联加工机器人刚柔耦合误差建模与补偿方法，解决了几何误差和重力变形耦合影响下的定位精度保障难题；第5章提出了并联加工机器人耦合调姿运动控制方法，提升了具有开闭角转换特征的复杂曲面零件加工效率；第6章提出了机器人速度规划与动力学前馈相结合的动态精度调控方法，提升了轨迹跟踪精度；第7章介绍了并联加工机器人在复杂与大型结构件铣削加工中的应用。

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国家自然科学基金优秀青年基金"机构学与机器人"， 项目编号 51922057，负责人

目录
“共融机器人基础理论与关键技术研究著作丛书”序
前言
第1章 加工装备发展历程及发展趋势展望 1
1.1 传统串联机床 1
1.1.1 早期机床 1
1.1.2 蒸汽时代的机床 2
1.1.3 电气时代的机床 3
1.1.4 自动化时代的机床 3
1.1.5 串联机床应用过程中面临的困境 5
1.2 并混联加工装备 9
1.2.1 六轴全并联加工机器人 9
1.2.2 三轴并联定位机构+AC串联摆角头的混联加工机器人 10
1.2.3 两轴串联导轨+三轴并联摆角头的混联加工装备 12
1.2.4 五轴全并联加工机器人 13
1.3 高端加工装备发展趋势展望 14
1.4 本书主要内容 16
参考文献 16
第2章 五轴联动并联加工机器人机构设计 21
2.1 机器人构型设计 21
2.1.1 基于线图法的并联机构构型综合方法 21
2.1.2 五轴并联加工机器人构型设计 23
2.1.3 运动学位置逆解 27
2.1.4 调姿运动性能分析 29
2.2 机器人运动学性能评价 31
2.2.1 传递与约束力旋量的计算 31
2.2.2 输入与输出运动旋量 34
2.2.3 运动学性能评价 35
2.3 机器人尺度综合 37
2.4 本章小结 40
参考文献 40
第3章 并联加工机器人结构参数与驱动参数优化设计 42
3.1 能量利用率建模及功率传递性评价 42
3.1.1 并联加工机器人能量传递过程 42
3.1.2 能量利用率模型及机器人功率传递性 45
3.1.3 功率传递性评价指标 47
3.1.4 并联加工机器人刚体动力学建模 48
3.1.5 并联加工机器人功率传递性能分析 56
3.2 弹性体建模及动、静刚度评价 58
3.2.1 并联加工机器人弹性体建模 58
3.2.2 固有频率、模态振型、末端静刚度分析 70
3.2.3 多类载荷作用下机器人变形情况评价 73
3.3 材料去除效率影响因素分析及极限切削用量评价 83
3.3.1 设计参数对材料去除效率影响机理 83
3.3.2 并联加工机器人切削过程动力学建模 84
3.3.3 切削加工稳定性分析 93
3.3.4 材料去除效率分析及评价 96
3.4 并联加工机器人结构参数优化 98
3.4.1 结构设计参数及优化问题 99
3.4.2 分层递阶的参数优化策略 103
3.5 并联加工机器人驱动参数优化 110
3.5.1 驱动参数优化方法及流程 110
3.5.2 五轴并联加工机器人驱动系统参数优化 117
3.6 五轴并联加工机器人研制 122
3.7 本章小结 124
参考文献 125
第4章 并联加工机器人标定 127
4.1 刚柔耦合误差建模 127
4.1.1 考虑丝杠自转的运动学逆解 127
4.1.2 并联加工机器人刚度建模 130
4.1.3 并联加工机器人刚柔耦合误差建模 133
4.2 位姿检测方法 138
4.2.1 激光跟踪仪直接检测法 138
4.2.2 激光跟踪仪平差检测法 140
4.3 自适应加权正则化参数辨识方法 143
4.3.1 加权正则化最小二乘法 143
4.3.2 正则化参数自适应调节方法 145
4.3.3 不确定度分析方法 147
4.4 误差补偿方法 150
4.5 并联加工机器人标定实验 151
4.6 典型零件切削实验 154
4.7 本章小结 159
参考文献 159
第5章 复杂曲面加工耦合调姿运动控制 161
5.1 五轴并联加工机器人刀具路径规划方法 161
5.1.1 刀位文件预处理 162
5.1.2 路径拼接处局部转接光顺 163
5.1.3 小直线段组曲线拟合光顺 170
5.2 刀路规划算例 179
5.2.1 三轴刀具路径 179
5.2.2 开闭角转换零件 180
5.2.3 多平面拼接零件 183
5.2.4 多曲面拼接零件 186
5.3 零件加工实验 188
5.4 本章小结 192
参考文献 193
第6章 并联加工机器人速度规划及动力学前馈控制 195
6.1 机器人控制系统及其跟踪误差产生机理 195
6.1.1 机器人控制系统框图 195
6.1.2 跟踪误差产生机理 197
6.2 动力学参数辨识与力矩前馈控制 199
6.2.1 动力学参数分步辨识方法 199
6.2.2 参数辨识与动力学前馈控制实验 201
6.3 基于动态响应能力的进给速度规划 206
6.3.1 参数化样条曲线加工路径 206
6.3.2 进给速度规划优化目标 207
6.3.3 加工质量约束指标体系 208
6.3.4 进给速度规划实验 212
6.4 进给速度规划加工实验 223
6.4.1 三轴零件加工 223
6.4.2 五轴零件加工 224
6.5 本章小结 225
参考文献 226
第7章 复杂与大型结构件机器人铣削加工应用 228
7.1 加工机器人开放式控制系统 228
7.2 航空结构件铣削加工 228
7.3 大型结构件铣削加工装备应用 231
7.3.1 移动式混联加工机器人 231
7.3.2 柱坐标式移动加工机器人 232
7.3.3 高架式混联龙门加工中心 234
7.3.4 真空吸附式加工机器人 235
7.3.5 磁吸附式加工机器人 236
7.4 本章小结 238