機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化裝置或設(shè)備。機(jī)器人技術(shù)是當(dāng)今世界極為活躍的研究領(lǐng)域之一，它涉及計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電工電子、自動(dòng)化控制等技術(shù)。所以，機(jī)器人技術(shù)是一門涉及多學(xué)科，甚至是跨領(lǐng)域的綜合性技術(shù)。其相關(guān)學(xué)科的交叉融合程度非常高，如機(jī)器人的視覺(jué)實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)圖形分析之間、機(jī)器人的路徑規(guī)劃與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之間、機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)與仿生學(xué)之間等，都體現(xiàn)了學(xué)科交叉融合的情況。
機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的諸多領(lǐng)域和行業(yè)�？萍嫉陌l(fā)展促使了機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展，大量機(jī)器人已進(jìn)入現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)流程。為了滿足社會(huì)發(fā)展的需求，當(dāng)前越來(lái)越多的高校開設(shè)了有關(guān)機(jī)器人的課程，有些還開設(shè)了機(jī)器人工程專業(yè)。
作為機(jī)械、自動(dòng)化、人工智能相關(guān)專業(yè)的本科學(xué)生，有必要對(duì)機(jī)器人學(xué)方面的知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。在從事機(jī)器人課程教學(xué)的過(guò)程中，我們根據(jù)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)及教學(xué)需要編寫了這本教材。
本書介紹機(jī)器人科學(xué)的基本原理及其應(yīng)用，是一部較為系統(tǒng)和全面的機(jī)器人學(xué)教材。全書共8章，涉及機(jī)器人學(xué)的概況、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、控制、規(guī)劃、編程、應(yīng)用等內(nèi)容。
第1章簡(jiǎn)述機(jī)器人的定義，機(jī)器人的特點(diǎn)與分類、介紹機(jī)器人的應(yīng)用及機(jī)器人學(xué)的研究領(lǐng)域。第2章討論機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，包括空間質(zhì)點(diǎn)的位姿描述、坐標(biāo)變換、齊次坐標(biāo)變換、坐標(biāo)系的定義及標(biāo)注，進(jìn)一步討論機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的表示方法、連桿參數(shù)，變換方程和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，驅(qū)動(dòng)器空間、關(guān)節(jié)空間和笛卡兒空間，還針對(duì)PUMA560進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析和求解。第3章在對(duì)剛體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行介紹后，利用牛頓歐拉法建立機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程，而后又利用拉格朗日方法建立機(jī)器人的拉格朗日方程，從而解決機(jī)器人動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。第4章在介紹了機(jī)器人控制系統(tǒng)與控制方式后，對(duì)單關(guān)節(jié)機(jī)器人建立控制模型，針對(duì)機(jī)器人的位置與速度控制進(jìn)行了討論，分別介紹了基于關(guān)節(jié)坐標(biāo)的控制、作業(yè)空間的伺服控制、末端執(zhí)行器的力/力矩控制等當(dāng)前機(jī)器人常用的控制方式，并介紹了工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件的相關(guān)內(nèi)容。第5章在對(duì)機(jī)器人常用傳感器進(jìn)行介紹后，具體介紹了機(jī)器人內(nèi)部、外部傳感器的種類和各自的使用方法及特點(diǎn)，特別講解了機(jī)器人視覺(jué)的相關(guān)內(nèi)容及多傳感器信息融合在機(jī)器人上的應(yīng)用。第6章在列明機(jī)器人軌跡規(guī)劃應(yīng)考慮的問(wèn)題后，著重講解了機(jī)器人關(guān)節(jié)軌跡的多種計(jì)算方法。第7章在對(duì)機(jī)器人編程系統(tǒng)、語(yǔ)言等做了介紹后，列舉了常用的幾種機(jī)器人編程語(yǔ)言以及機(jī)器人離線編程的特點(diǎn)和方法等。第8章介紹機(jī)器人在焊接行業(yè)的應(yīng)用等相關(guān)問(wèn)題。每章后都附有習(xí)題，供教師選用、學(xué)生練習(xí)。
本書由范凱主編，張奔、王卓君、康杰參編。在編寫過(guò)程中，參考并引用了有關(guān)機(jī)器人方面的論著、資料，在此一并對(duì)相關(guān)作者致以衷心的感謝。
由于水平有限，書中內(nèi)容難免存在不足和錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)給予批評(píng)指正。