机器人学涉及力学、机械科学、控制科学、计算机科学、信息科学等多学科领域，综合性强，发展日新月异。本书注重读者掌握机器人学的基础知识，从理论到实践建立机器人技术应用的认知和概念。

本书共分为8章。第1章介绍了机器人的概念和定义、名词术语、机器人的分类、应用和发展现状、学习本书的基础知识要求，以及对一些关键问题的补充说明。第2章讲述了位姿描述、坐标变换、正逆运动学模型、速度雅可比等机器人运动学的基础知识。第3章讲述了机器人静力学、动力学建模方法、正逆动力学问题以及动力学性能指标等基础知识。第4章讲述了机器人关节空间或直角坐标空间的运动随时间的变化规律，即机器人轨迹生成方法。第5章根据机器人的机械系统、控制系统（硬件）和操作任务等要求，讲述了线性控制、非线性控制、力控制方法等常用控制方法的原理。第6章根据机器人的操作任务和技术要求，讲述了机器人结构、驱动器、传动系统、传感器、控制系统（硬件）的设计原则和基本设计方法。第7章主要介绍机器人编程系统、编程语言和离线编程系统的概念和基本编程方法。第8章从应用角度出发，基于前面介绍的机器人基本原理和机器人设计的基本知识，介绍了机器人技术在工程领域中的典型应用，以初步建立机器人技术应用的认知和概念。

本书可作为高等院校本科机器人工程专业和高职院校工业机器人技术等相关专业的教学参考书，也可供从事机器人研发、设计和工程应用的技术人员参考。

前辅文
第1章 绪论
  1.1 机器人的概念和定义
  1.2 机器人名词术语
  1.3 机器人的分类
   1.3.1 按机构型式分类
   1.3.2 按坐标形式分类
   1.3.3 按应用分类
  1.4 机器人的应用和发展现状
  1.5 本书的主要内容
  1.6 学习本书的基础知识要求
  1.7 补充说明
  习题
  编程练习
第2章 机器人运动学
  2.1 位姿描述与变换
   2.1.1 位姿描述
   2.1.2 坐标变换和齐次变换
   2.1.3 其他姿态描述
  2.2 机器人（操作臂）正运动学
   2.2.1 机械手位置和姿态的表示
   2.2.2 连杆参数和连杆坐标系
   2.2.3 操作臂的运动学方程
   2.2.4 典型工业机器人的运动学模型
   2.2.5 坐标系的命名
  2.3 机器人（操作臂）逆运动学
   2.3.1 解的存在性问题
   2.3.2 运动学方程的解法
   2.3.3 操作臂逆运动学计算实例
  2.4 速度雅可比
   2.4.1 刚体的线速度和角速度
   2.4.2 操作臂连杆的运动速度
   2.4.3 速度雅可比
   2.4.4 雅可比矩阵的求解
   2.4.5 奇异性
   2.4.6 灵巧度
  习题
  编程练习
第3章 机器人力学
  3.1 力雅可比
  3.2 操作臂静力学
  3.3 惯量参数
  3.4 刚体的线加速度与角加速度
   3.4.1 线加速度
   3.4.2 角加速度
  3.5 牛顿-欧拉递推动力学方程（力法）
   3.5.1 牛顿-欧拉方程
   3.5.2 向外递推求加速度
   3.5.3 向内递推求力
   3.5.4 牛顿-欧拉递推动力学算法
   3.5.5 两自由度操作臂动力学方程
  3.6 拉格朗日动力学（能量法）
   3.6.1 简约形式的拉格朗日方程
   *3.6.2 机器人操作臂的拉格朗日方程
  3.7 关节空间与操作空间动力学
   3.7.1 关节空间动力学方程
   3.7.2 形位空间动力学方程
   3.7.3 操作空间（直角坐标空间）动力学方程
   3.7.4 操作空间中形位空间形式的关节力矩方程
  3.8 动力学性能指标
   3.8.1 动力学特征
   3.8.2 广义惯性椭球GIE
   3.8.3 动态可操作性椭球DME
  3.9 动力学建模中的其他问题
   3.9.1 摩擦力
   3.9.2 计算效率问题
  习题
  编程练习
第4章 机器人轨迹生成
  4.1 机器人轨迹与路径
  4.2 关节空间轨迹生成方法
   4.2.1 三次多项式插值
   4.2.2 五次多项式插值
   4.2.3 带抛物线过渡的线性插值
  4.3 直角坐标空间轨迹生成方法
   4.3.1 直角坐标空间轨迹生成
   4.3.2 几何问题
   4.3.3 直角坐标位姿矢量
  4.4 轨迹的实时生成
   4.4.1 关节空间的轨迹生成
   4.4.2 直角坐标空间的轨迹生成
  4.5 考虑约束条件的轨迹生成
  4.6 机器人轨迹控制
  习题
  编程练习
第5章 操作臂的控制方法
  5.1 线性控制方法
   5.1.1 反馈与闭环控制
   5.1.2 二阶线性系统的控制
   5.1.3 控制规律的分解
   5.1.4 轨迹跟踪控制
   5.1.5 抑制干扰
   5.1.6 单关节的建模与控制
  5.2 非线性控制方法
   5.2.1 非线性系统和时变系统
   5.2.2 多输入多输出控制系统
   5.2.3 操作臂的控制问题
   5.2.4 实际问题
  5.3 工业机器人控制系统
   5.3.1 工业机器人控制器的结构
   5.3.2 单关节PID控制
   5.3.3 附加重力补偿
   5.3.4 解耦控制的近似方法
  5.4 基于直角坐标的控制
  5.5 力控制方法
   5.5.1 对接触操作任务的描述
   5.5.2 质量-弹簧系统的力控制
   5.5.3 力/位混合控制方法
  习题
  编程练习
第6章 机器人设计
  6.1 基于任务需求的设计
  6.2 运动学构型
   6.2.1 定位结构
   6.2.2 定向结构——手腕
  6.3 工作空间定量分析方法
  6.4 冗余度机构与并联机构
   6.4.1 冗余度机构
   6.4.2 并联机构
  6.5 驱动系统
   6.5.1 驱动方式
   6.5.2 机器人常用驱动方式
  6.6 传动系统
   6.6.1 减速装置
   6.6.2 传动装置
   6.6.3 驱动系统与传动系统的布局
   6.6.4 传动系统的误差
   6.6.5 提高传动系统精度的措施
  6.7 传感器
   6.7.1 位置传感器
   6.7.2 力传感器
   6.7.3 视觉系统
   6.7.4 触觉传感器
   6.7.5 其他传感器
   6.7.6 机器人传感器技术要求
  6.8 控制系统
   6.8.1 控制系统分类
   6.8.2 基本功能
   6.8.3 主要构成
   6.8.4 示教器
  习题
  编程练习
第7章 机器人编程
  7.1 可编程机器人的发展历程
   7.1.1 示教编程
   7.1.2 操作级机器人编程语言
   7.1.3 任务级编程语言
  7.2 机器人编程中的关键问题
   7.2.1 世界模型
   7.2.2 运动描述
   7.2.3 操作流程
   7.2.4 传感器交互和传感器融合
  7.3 机器人编程语言的有关说明
   7.3.1 实际环境与建模之间的误差
   7.3.2 程序前后的衔接问题
   7.3.3 纠正错误
  7.4 离线编程
   7.4.1 离线编程系统的功能模块
   7.4.2 离线编程系统实例
   7.4.3 功能模块设计
  习题
第8章 机器人应用
  8.1 搬运机器人
   8.1.1 分类
   8.1.2 系统组成
   8.1.3 码垛机器人
   8.1.4 码垛机器人的技术特点
   8.1.5 搬运机器人应用中的关键问题
  8.2 焊接机器人
   8.2.1 焊接机器人系统的组成
   8.2.2 点焊机器人
   8.2.3 弧焊机器人
   8.2.4 激光焊接机器人
   8.2.5 变位机和焊接机器人工作站
   8.2.6 焊接机器人生产线
   8.2.7 焊接机器人应用技术的发展
  8.3 喷涂机器人
  8.4 装配机器人
  8.5 磨削抛光机器人
  8.6 协作机器人
  8.7 移动机器人
  习题
参考文献