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| 編輯推薦： |
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《机器人学基础》得到了中国高等教育学会“机器人专业重点课程建设研究”专项课题支持。本书基于“理论引导－项目教学”的理念，《机器人学基础》将基础理论知识与实际工程应用有机融合。通过对协作机器人典型构型的分析，将理论内容融汇到具体实例中，使读者能深入理解机器人学理论知识在实际中的应用，提高读者的实践能力和创新思维。各章节的核心知识点均配套相应的仿真操作实例，从数学模型的仿真验证到运动学、轨迹规划的程序实现。每章章末均有一组习题，包括对知识点的考察和每章所学 MATLAB 软件的相应练习；题量适中，难易适宜，且附有部分参考答案。
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| 內容簡介： |
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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。
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| 關於作者： |
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魏洪兴，遨博（北京）智能科技股份有限公司董事长
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| 目錄：
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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 Toolbox2.4.1Robotics 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
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| 內容試閱：
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机器人技术作为多学科交叉融合的前沿领域，正以前所未有的速度改变着我们的生活和生产方式。从工业制造中的自动化生产线，到日常生活里的智能服务助手；从医疗领域的精准手术辅助，到宇宙探索，机器人的身影无处不在。机器人技术成为推动社会进步和经济发展的重要力量。掌握机器人学的基础理论与实践方法已成为相关专业学习者和从业者的核心需求。本书作为机器人相关专业的核心入门书籍，旨在为读者搭建从理论认知到实践应用的桥梁，同时将MATLAB及其Robotics Toolbox工具箱的应用贯穿全书，帮助读者将抽象概念转化为可操作的实践能力。本书在内容编排上，充分考虑初学者的认知规律和学习需求，遵循由浅入深、循序渐进的原则，并以工程实际为背景，理论知识、仿真技术、工程案例互为支撑。具体章节设计如下。第1章：从机器人的定义切入，讲述了机器人的特点，然后介绍了机器人的发展史，分为机器人起源、国外机器人发展和国内机器人发展3部分，最后介绍了机器人的主要研究方向，让读者建立对机器人的整体认知。第2章：聚焦机器人的机构基础，介绍常见机构类型、机构简图的规范画法，以及机器人的分类标准与方法，并引入了Robotics Toolbox工具箱。第3章：讲解描述三维空间位置与姿态的数学工具，包括坐标变换、齐次矩阵等核心知识，并从这章开始介绍Robotics Toolbox的函数及函数的使用。第4章与第5章：深入探讨机器人运动学的核心内容，分别阐述正运动学与逆运动学的原理与求解方法，并基于Robotics Toolbox对机器人建模及进行正、逆运动学分析。第6章：概述了机器人动力学的基本概念，并重点讨论了牛顿-欧拉法和拉格朗日法两种动力学方法，最后基于Robotics Toolbox对机器人进行动力学仿真。第7章：介绍了机器人的运动规则，首先介绍了轨迹规划的一般问题、生成方式等问题；其次介绍了几种轨迹规划方法，包括基于关节空间和笛卡儿空间的轨迹规划方法，并基于Robotics Toolbox进行轨迹规划。第8章：以AUBO-i5协作机器人为实例，将前文所述的运动学理论应用于具体机型，通过实例分析加深对理论知识的理解与运用能力。本书具有以下突出特色。1）以协作机器人核心技术为主线：本书由高校一线从事机器人教学与科研的教师团队，携手国内首家生产协作机器人的遨博（北京）智能科技股份有限公司专家团队共同打造，以协作机器人核心技术为主线，对其构型、运动学等内容展开了详细讲解。通过对协作机器人典型机型的分析，将所讲的理论内容融汇到具体案例中，使读者能深入理解机器人学理论知识在实际中的应用，提高读者的实践能力和创新思维。2）以Robotics Toolbox贯穿始终：各章节的核心知识点均配套相应的工具箱操作示例，从数学模型的仿真验证到运动学、轨迹规划的程序实现。读者很容易将本书中的知识点在Robotics Toolbox中进行仿真模拟实验，进行知识点的复现，更直观地体会和理解本书所讲的知识点及它们之间的内在联系。本书可作为高等院校机器人工程、机械工程、机械电子工程相关专业的本科生和研究生教材，也可供对机器人技术感兴趣的工程技术人员参考学习。在使用本书时，建议读者在系统学习各章节理论知识的同时结合实际案例和练习题进行仿真操作，以达到更好的学习效果。本书由魏洪兴、王殿君、陈亚、刘淑晶、路敦民、张方杰、王鹏、滕启治编著。其中，王鹏编写了各章节的Robotics Toolbox程序部分，滕启治编写了各章节的习题部分；其余部分的分工为魏洪兴编写了第1章和第8章，王殿君编写了第3章和第6章，陈亚编写了第4章和第5章前两节，刘淑晶编写了第2章，路敦民编写了第7章，张方杰编写了第5章后两节。全书由魏洪兴、王殿君和陈亚进行统稿。本书的编写工作得到了中国高等教育学会“机器人专业重点课程建设研究”专项课题的支持。硕士研究生王子龙、高林林、杨佳衡、王靓、徐超强、崔智国、陈嘉豪、宋志虎、刘丁赫、韩楠、杨晓凡、李旭静等参与了本书的校核工作。机械工业出版社对本书的编写给予了指导和帮助。对此深表感谢！由于作者的水平有限，书中难免存在不足之处，希望得到广大读者的批评指正！作者
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