在中国高等教育学会“机器人专业重点课程建设研究”专项课题的支持下，本书的编写始终秉持“理论引导-项目教学”的理念，将基础理论知识与实际工程应用有机融合。通过前7章内容，全面阐述了机器人学的相关知识，包括机器人的定义和发展、机器人机构、机器人运动学和动力学、机器人轨迹规划，并且每部分知识点均通过仿真进行分析。第8章通过协作机器人实际工程案例的分析，使读者能够对前面的知识点融会贯通。 本书适合机器人工程、机械工程、机械电子工程等专业的高校师生以及从事机器人方向相关工作的技术人员阅读。

魏洪兴，遨博（北京）智能科技股份有限公司董事长

前言
第1章绪论
1.1机器人的定义和特点
1.1.1机器人的定义
1.1.2机器人的特点
1.2机器人的发展简介
1.2.1机器人的起源
1.2.2国外机器人的发展
1.2.3国内机器人的发展
1.3机器人学的主要研究方向
1.4小结
参考文献
习题
第2章机器人机构
2.1引言
2.2机器人机构简图画法
2.2.1典型机器人机构的图形符号
2.2.2其他机器人机构的简图画法
2.3机器人分类
2.3.1机器人按应用领域和服务对象划分
2.3.2机器人按机构划分
2.4MATLAB Robotics Toolbox
2.4.1Robotics Toolbox简介
2.4.2Robotics Toolbox安装
2.5小结
参考文献
习题
第3章空间描述和变换
3.1引言
3.2机器人位置、姿态与位姿
3.2.1位置
3.2.2姿态
3.2.3位姿
3.3坐标系变换
3.3.1坐标系平移
3.3.2坐标系旋转
3.3.3坐标系变换综合
3.4变换算子
3.4.1平移算子
3.4.2旋转算子
3.4.3一般变换算子
3.5变换算法
3.5.1复合变换
3.5.2逆变换
3.5.3变换方程
3.6绕一般轴的旋转
3.6.1旋转矩阵通式
3.6.2等效转轴与等效转角
3.7其他姿态描述方法
3.7.1固定角
3.7.2欧拉角
3.7.3四元数
3.7.4空间姿态描述方法总结与对比
3.8基于Robotics Toolbox的位姿描述
3.8.1坐标系变换
3.8.2姿态的描述
3.8.3姿态可视化
3.9小结
参考文献
习题
第4章机器人正运动学
4.1引言
4.2连杆的描述与定义
4.2.1连杆关节轴的描述
4.2.2相邻连杆连接方式的描述
4.2.3连杆参数
4.3机器人正运动学
4.3.1D-H法介绍
4.3.2改进D-H法建模
4.3.3标准D-H法建模
4.3.4关节空间、笛卡儿空间和驱动器空间
4.3.5工业机器人运动学实例
4.3.6工具的定位
4.3.7基于Robotics Toolbox的机器人建模与正运动学
4.4小结
参考文献
习题
第5章机器人逆运动学
5.1引言
5.2机器人逆运动学
5.2.1解的存在性与多解问题
5.2.2代数解法和几何解法
5.2.3三轴相交的Pieper解法
5.2.4工业机器人逆运动学实例
5.2.5机器人运动学逆解的实际应用
5.2.6基于Robotics Toolbox的机器人逆运动学
5.3雅可比矩阵
5.3.1雅可比矩阵的矢量积法
5.3.2微分变换原理
5.3.3雅可比矩阵的微分变换法
5.3.4雅可比矩阵参考坐标系的变换
5.3.5奇异性
5.3.6雅可比条件数及可操作性
5.3.7基于Robotics Toolbox的雅可比矩阵
5.4小结
参考文献
习题
第6章机器人动力学
6.1概述
6.2动力学分析基础
6.2.1广义坐标
6.2.2虚位移和虚功原理
6.2.3广义外力
6.2.4达朗贝尔原理
6.2.5拉格朗日方程
6.2.6惯性张量
6.2.7牛顿-欧拉方程
6.3机器人的牛顿-欧拉动力学建模
6.3.12自由度机器人的牛顿-欧拉动力学建模
6.3.2封闭形式的牛顿-欧拉动力学方程
6.4机器人的拉格朗日动力学建模
6.4.12自由度机器人的拉格朗日动力学建模
6.4.2多自由度机器人的拉格朗日动力学建模
6.5基于Robotics Toolbox的机器人动力学仿真
6.5.1正向动力学仿真
6.5.2逆向动力学仿真
6.6小结
参考文献
习题
第7章机器人轨迹规划
7.1引言
7.2轨迹规划概述
7.2.1机器人轨迹规划问题实例
7.2.2机器人轨迹的生成方式
7.3关节空间轨迹规划方法
7.3.1三次多项式插值
7.3.2过路径点的三次多项式插值
7.3.3高次多项式插值
7.3.4用抛物线过渡的线性插值
7.4笛卡儿空间轨迹规划方法
7.4.1线性函数插值
7.4.2圆弧插值
7.4.3速度曲线
7.5基于Robotics Toolbox的轨迹规划
7.6小结
参考文献
习题
第8章协作机器人实例与应用
8.1引言
8.2协作机器人体系结构
8.3基于改进D-H法的协作机器人运动学建模与仿真
8.3.1协作机器人正运动学建模
8.3.2协作机器人正运动学仿真
8.3.3协作机器人逆运动学建模
8.3.4协作机器人逆运动学仿真
8.4基于标准D-H法的协作机器人运动学建模与仿真
8.5小结
参考文献
习题
部分习题答案