基于单开链单元统一建模的机构拓扑学、运动学和动力学的新理论体系，是继德国学者基于杆–副单元、俄国学者基于Assur杆组以及美国学者基于回路单元的三种理论体系之后，由中国学者独立创建和完善的新理论体系。该理论体系易于同现代计算技术密切结合，使求解方程大幅降维，从而简化了复杂机器人机构与空间机构的系统性分析和设计问题......
“机器人科学与技术”丛书
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NO.8 机器人机构拓扑学及其创建历程
NO.7 机器人机构拓扑特征运动学
01
机器人机构拓扑学及其创建历程
“十四五”时期国家重点出版物专项规划
图书信息
◆书名:机器人机构拓扑学及其创建过程
◆作者：杨廷力
◆书号：9787040586497
◆出版日期：2022年12月
◆定价：129.00元
图书特色
● 创建了基于方位特征集的机器人机构拓扑学及其线性符号运算方法
● 拓扑学的基本架构：3个新概念、4个基本公式和拓扑设计的系统方法
● 线性符号运算方法：与运动过程和定坐标系皆无关的内蕴几何学方法
● 创建了单开链单元建模的机构拓扑学、运动学和动力学的新理论体系
● 回顾了唯以“独立之精神，自由之思想”质疑、探索与发现的创建历程
内容简介
本书主要内容分为两篇。
第一篇为“机器人机构拓扑学”，详述了机构拓扑学的3个新概念与3个新原理（第1—3章）、导出的4个基本公式（第4—7章），以及机构拓扑设计的系统方法（第8—10章），为机构的拓扑创新设计（发明新机构）提供了系统的理论与方法。相较于螺旋理论、速度空间、位移子群/子流形3种原创性理论, 本书提出的拓扑设计方法的突出优势是：可得到非瞬时性机构；所得机构存在的几何条件具有一般性；线性符号运算方法与定坐标系无关。
第二篇为“机构学新理论体系的创建与发展”，主要内容包括：学术研究之路——兴趣、探索与贡献（第11章），学术研究之道——机构拓扑学基本公式的构建、质疑与回应（第12章），学术研究之美——理、情与景的融合（第13章）。
作者简介
杨廷力
中国石化金陵石油化工公司高级工程师，常州大学客座教授，长期从事以机器人机构发展为背景的现代机构学基本理论与方法的系统研究。
1940年生于河南南阳。1957—1963年，就读于清华大学。1963—1975年，任北京化工学院（现北京化工大学）助教。1975—2000年，任职于中国石化金陵石油化工公司。1983年，由江苏省评定为机械工程高级工程师。1988年，任东南大学与金陵石油化工公司联合申报的机械学博士点机构学研究方向的博士生导师。曾先后任西安理工大学、东南大学、天津大学、常州大学与南昌大学兼职教授。自1990年起，任常州大学现代机构学研究中心客座教授。先后承担国家自然科学基金项目7项；发表论文150余篇；获国家发明专利授权30余项；出版原创性现代机构学系统理论与方法中文学术专著5部、英文学术专著1部。
相关评价
(1)本书作者的英文专著Topology Design of Robot Mechanisms（Springer Nature，2018，共10章）的“章”总下载量已超10000，说明作者所提出的这一原创性系统理论与方法逐渐被国际机构学界所接受，已产生广泛的影响。
(2)在作者发表的最新论文Topology of Robotic Mechanisms: Framework and Mathematics Methods—In Conjunction with a Review of Four Original Theories（Mechanism and Machine Theory，2022，175：104895）中，对4种原创性机构拓扑学理论（螺旋理论、速度空间、位移子群/子流形和方位特征集）进行了比较性研究，阐明了作者所创建的这一系统理论的历史背景、发展过程以及其应用优势。评审专家对该文的总体评价是：“The authors do a great job in providing an insightful, almost comprehensive review of four methods for type synthesis, and explains a well-organized effort on a new basis framework of robotic mechanism topology.”
02
机器人机构拓扑特征运动学
“十四五”时期国家重点出版物专项规划
图书信息
◆书名:机器人机构拓扑特征运动学
◆作者：沈惠平
◆书号：9787040567090
◆出版日期：2021年12月
◆定价：129.00元
图书特色
● 提出了机器人机构运动学研究的新方向——基于拓扑特征的运动学
● 揭示了10个拓扑特征对运动学位置方程生成、结构与求解的作用和影响
● 揭示了拓扑特征、位置方程维数与正解形式（符号、封闭、数值）的关系
● 基于拓扑特征的奇异性、工作空间分析，物理/几何意义明确、计算量小
● 提出机器人机构拓扑特征运动学的过程对机构学原始创新具有较好的启示
内容简介
本书介绍了作者提出的“机器人机构拓扑特征运动学”，给出了机器人机构运动学发展的新方向以及运动学求解的新范式。其基本思想是：把机构拓扑学信息引入运动学求解过程，建立和解析“含主变量数最少、数目尽可能多、无耦合或弱耦合的位置方程，让拓扑要素辅助运动学建模与求解，从而使方程求解变得容易，并尽可能求得符号式位置正解”。
全书共6章。第1章介绍了运动学的发展历史、地位及作用，机器人机构拓扑特征运动学的背景、特点及研究内容，以及拓扑特征运动学的一般解题模式。第2—6章给出了机构拓扑特征运动学的理论、原理方法与实例，包括基于POC方程和SOC单元的并联机构拓扑分析的内容与方法；机构拓扑特征运动学建模原理与位置求解方法；影响机构拓扑特征运动学建模与位置求解的10个因素，并揭示了相应的规律；具有特殊POC的第Ⅲ类问题的拓扑特征运动学建模与符号式位置正解的求解；基于拓扑特征的并联机构奇异性、工作空间分析方法及其应用。其中，第3、4、6章为本书的创新点，也是特色之所在；第5章为解题应用，富有技巧。本书逻辑结构清晰、数学求解简便、原理方法易学、实例丰富翔实。
作者简介
沈惠平
常州大学教授，博士生导师，长期从事机构学、并联机器人机构学理论与应用研究。
江苏省高校优秀科技创新团队负责人，先后主持国家自然科学基金项目3项；在Mechanism and Machine Theory、Journal of Mechanisms and Robotics、Robotica、《机械工程学报》等期刊和国际会议上发表论文300余篇；合著学术著作《机器人机构拓扑结构设计》、Topology Design of Robot Mechanisms以及Parallel PnP Robots:Parametric Modeling, Performance Evaluation and Design Optimization；独著学术著作《机器人机构拓扑特征运动学》；获国家发明专利授权100余项。获教育部、江苏省科学技术奖二等奖各1项。
03
两书的内在联系与贡献
上述两本专著系统地揭示了机构拓扑学与运动学/动力学之间的内在联系和新规律（如机构的拓扑结构与运动/动力学方程的结构、生成、维数、数目，以及求解方法与解的形式）：一方面，拓扑特征信息有利于运动学/动力学建模与求解；另一方面，在创新设计阶段，基于特定运动学/动力学性能指标的并联机构拓扑设计理论与方法更易得到具有实用价值的优化机型。
经过40余年的不懈努力，这种以单开链为单元、以拓扑特征为主线的拓扑学与运动学/动力学统一建模及分析的机构学新理论体系逐渐展现出其在机构和机器人创新设计领域中的独特优势，不断得到国际机构学研究领域的关注和认可，成为继德国、苏联和美国学者之后由我国学者独立研究和创建的第四种理论体系，从而将国际机构学研究又向前推进了一步。
两书均可供机器人机构拓扑学、运动学、动力学及控制等专业的研究生、科研人员与工程技术人员学习和参考，也可用于高校机械工程专业的本科生拓展课外知识。
转自：“高教学术”微信公众号
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