機器人是典型的機電一體化裝置或設(shè)備。機器人技術(shù)是當(dāng)今世界極為活躍的研究領(lǐng)域之一，它涉及計算機、機械、電工電子、自動化控制等技術(shù)。所以，機器人技術(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，如機器人的視覺實現(xiàn)與計算機圖形分析之間、機器人的路徑規(guī)劃與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之間、機器人的機械結(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。
機器人已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的諸多領(lǐng)域和行業(yè)�？萍嫉陌l(fā)展促使了機器人技術(shù)的迅速發(fā)展，大量機器人已進(jìn)入現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)流程。為了滿足社會發(fā)展的需求，當(dāng)前越來越多的高校開設(shè)了有關(guān)機器人的課程，有些還開設(shè)了機器人工程專業(yè)。
作為機械、自動化、人工智能相關(guān)專業(yè)的本科學(xué)生，有必要對機器人學(xué)方面的知識進(jìn)行學(xué)習(xí)。在從事機器人課程教學(xué)的過程中，我們根據(jù)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)及教學(xué)需要編寫了這本教材。
本書介紹機器人科學(xué)的基本原理及其應(yīng)用，是一部較為系統(tǒng)和全面的機器人學(xué)教材。全書共8章，涉及機器人學(xué)的概況、運動學(xué)、動力學(xué)、控制、規(guī)劃、編程、應(yīng)用等內(nèi)容。
第1章簡述機器人的定義，機器人的特點與分類、介紹機器人的應(yīng)用及機器人學(xué)的研究領(lǐng)域。第2章討論機器人運動學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，包括空間質(zhì)點的位姿描述、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)一步討論機器人運動方程的表示方法、連桿參數(shù)，變換方程和運動學(xué)方程，驅(qū)動器空間、關(guān)節(jié)空間和笛卡兒空間，還針對PUMA560進(jìn)行了運動學(xué)的分析和求解。第3章在對剛體動力學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行介紹后，利用牛頓歐拉法建立機器人動力學(xué)方程，而后又利用拉格朗日方法建立機器人的拉格朗日方程，從而解決機器人動力學(xué)問題。第4章在介紹了機器人控制系統(tǒng)與控制方式后，對單關(guān)節(jié)機器人建立控制模型，針對機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)前機器人常用的控制方式，并介紹了工業(yè)機器人控制系統(tǒng)硬件的相關(guān)內(nèi)容。第5章在對機器人常用傳感器進(jìn)行介紹后，具體介紹了機器人內(nèi)部、外部傳感器的種類和各自的使用方法及特點，特別講解了機器人視覺的相關(guān)內(nèi)容及多傳感器信息融合在機器人上的應(yīng)用。第6章在列明機器人軌跡規(guī)劃應(yīng)考慮的問題后，著重講解了機器人關(guān)節(jié)軌跡的多種計算方法。第7章在對機器人編程系統(tǒng)、語言等做了介紹后，列舉了常用的幾種機器人編程語言以及機器人離線編程的特點和方法等。第8章介紹機器人在焊接行業(yè)的應(yīng)用等相關(guān)問題。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。在編寫過程中，參考并引用了有關(guān)機器人方面的論著、資料，在此一并對相關(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誤之處，懇請給予批評指正。