工業(yè)機器人的應用，就是要解決工業(yè)機器人與外圍設備以及生產系統(tǒng)相集成的問題。為了幫助讀者了解和初步掌握這一過程，本書包括工業(yè)機器人基礎知識和工業(yè)機器人應用兩部分內容。

第1章主要介紹工業(yè)機器人的組成、技術指標以及應用工業(yè)機器人解決工程實際問題所面臨的基本任務。第2~5章屬于機器人基礎知識部分，其相關內容是研究機器人技術和應用工業(yè)機器人解決工程問題的基礎。學習這些內容要求具備高等數學、線性代數、理論力學、材料力學、機械原理、機械設計等課程的基礎知識。

如何控制機器人末端執(zhí)行器精確地完成裝配、焊接、碼垛、噴涂等作業(yè)？這可以通過機器人示教或者編程來精確控制工具坐標系相對于機器人基坐標系的位置和姿態(tài)變化來實現。機器人的連桿一般做空間運動，為了研究空間物體運動，引入了位姿矩陣，再引入能確定物體從一個位置和姿態(tài)到達另外一個位置和姿態(tài)的剛體運動（變換）矩陣，這是第2章首先要學習的內容。由于空間物體的運動可以在不同的坐標系中描述，需要引入坐標系變換，這實際上是線性代數中的基變換，其本質是矩陣運算，這些內容也將在第2章學習。該章還闡述了剛體變換矩陣左乘和右乘對應的剛體變換，從而為學習第3章機器人運動學方程奠定基礎。

機器人是由一個個構件（連桿）通過關節(jié)連接起來而形成的一個運動鏈。在機器人的每個連桿上建立所謂的D-H坐標系，利用D-H矩陣描述相鄰連桿之間的位置和姿態(tài)關系，之后把所有的D-H矩陣組合起來（位姿矩陣右乘），就得到機器人末端連桿相對于機器人基座的位置和姿態(tài)，這就是機器人運動學方程。這是本書第3章將要學習的內容，其本質是第2章內容剛體變換矩陣右乘的延伸和具體應用。利用機器人運動學方程，可以研究機器人的正向和逆向運動學問題。該章還將學習如何建立機器人末端執(zhí)行器坐標系、機器人基坐標系、工作臺坐標系（世界坐標系）和工件坐標系之間的準確關系。

第4章將學習機器人的逆向運動學問題，即在給定機器人末端執(zhí)行器位姿的前提下，如何確定機器人每個關節(jié)的運動。

機器人工作時，末端執(zhí)行器線速度和角速度與每個關節(jié)運動的關系就是機器人速度雅可比矩陣。另外，機器人末端的輸出力與機器人每個關節(jié)輸出力的關系就是力雅可比矩陣。這些內容將在第5章學習。當然，學習這些內容需要掌握高等數學中的導數、向量叉積、反對稱矩陣以及矩陣導數的概念；同時，也需要掌握理論力學中的絕對運動、相對運動和牽連運動之間的關系。

工業(yè)機器人技術應用部分包括第6~10章。為了使工業(yè)機器人能夠完成作業(yè)任務，需要對其進行運動規(guī)劃，包括路徑規(guī)劃和運動軌跡規(guī)劃，這是第6章需要學習的內容。如何讓機器人實現既定的軌跡，這可以通過編程來完成，因此需要學習工業(yè)機器人的編程語言，這是第7章的學習內容，該章還介紹了市場上主流工業(yè)機器人的編程語言。

機器人要投入應用必須有末端執(zhí)行器，即手爪，因此第8章將首先學習末端執(zhí)行器的設計方法；此外，末端執(zhí)行器的工作對象需要定位，為此需要設計工裝和夾具，這也是第8章將要學習的內容。工業(yè)機器人要在現場得以應用，必須與相關的外圍設備相集成，形成機器人工作站。如何配置機器人工作站，通過什么樣的技術手段能夠實現系統(tǒng)集成，這是第9章工業(yè)機器人系統(tǒng)集成將要學習的內容。機器人的典型應用案例將在第10章給出，作為本書相關內容的具體應用。

本書依托增強現實（AR）技術，將視頻等數字資源與紙質教材交互，為讀者和用戶帶來更豐富有效的閱讀體驗，具體使用方法參見目錄前本書配套數字交互資源使用說明。另外，教材按其主要內容編制了各章課件，并為每章內容附學習延伸及文獻導讀，強化內容理解及拓展文獻鏈接，以及為第6章式（6-41）（p131）提供相關計算結果，均在上�？茖W技術出版社網站（www.sstp.cn）課件/配套資源欄目公布，歡迎讀者瀏覽、下載。

本書具體編寫分工如下： 第1~7章、第9章由上海應用技術大學荊學東編寫；第8章由荊學東和上海師范大學王樂慧共同編寫；第10章由庫卡機器人(上海)有限公司于進杰、顧俊和林楊勝藍共同編寫。感謝庫卡機器人(上海)有限公司為本書提供了機器人技術參數、工程案例和部分圖片；感謝ABB(中國)有限公司上海分公司為本書提供機器人技術參數和部分圖片。

本書可以作為高等院校機器人技術相關專業(yè)本科生和研究生的教材，也可為學習和掌握工業(yè)機器人技術及應用的工程技術人員提供參考。

編者