本书是一部比较系统和全面的机器人学导论性著作,主要介绍机器人学的基本原理及应用。全书共10章,主要内容包括机器人学的起源与发展、机器人学的数学基础、机器人运动方程的表示与求解、机器人动力学方程、机器人的控制原则和控制方法、机器人传感器、机器人轨迹规划、机器人的程序设计、机器人的应用等。
本书适合作为高校本科生教材,也适合从事机器人学研究、开发和应用的科技人员参考。

代序
前言
第1章 绪论
1.1 机器人学的发展
1.1.1 机器人的由来
1.1.2 机器人的定义
1.1.3 机器人学的进展
1.2 机器人的特点、结构与分类
1.2.1 机器人的主要特点
1.2.2 机器人系统的结构
1.2.3 机器人的自由度
1.2.4 机器人的分类
1.3 机器人学与人工智能
1.3.1 机器人学与人工智能的关系
1.3.2 机器人学的研究领域
1.3.3 智能机器人
1.3.4 人工智能的争论及其对机器人学的影响
1.4 本书概要
1.5 小结
习题
第2章 数学基础
2.1 位置和姿态的表示
2.1.1 位置描述
2.1.2 方位描述
2.1.3 位姿描述
2.2 坐标变换
2.2.1 平移坐标变换
2.2.2 旋转坐标变换
2.3 齐次坐标变换
2.3.1 齐次变换
2.3.2 平移齐次坐标变换
2.3.3 旋转齐次坐标变换
2.4 物体的变换及逆变换
2.4.1 物体位置描述
2.4.2 齐次变换的逆变换
2.4.3 变换方程初步
2.5 通用旋转变换
2.5.1 通用旋转变换公式
2.5.2 等效转角与转轴
2.6 小结
习题
第3章 机器人运动学
3.1 机器人运动方程的表示
3.1.1 运动姿态和方向角
3.1.2 运动位置和坐标
3.1.3 连杆变换矩阵及其乘积
3.2 机械手运动方程的求解
3.2.1 欧拉变换解
3.2.2 滚、仰、偏变换解
3.2.3 球面变换解
3.3 PUMA 560机器人运动方程
3.3.1 PUMA 560运动分析
3.3.2 PUMA 560动综合
3.4 小结
习题
第4章 机器人动力学
4.1 刚体动力学
4.1.1 刚体的动能与位能
4.1.2 动力学方程的两种求法
4.2 机械手动力学方程
4.2.1 速度的计算
4.2.2 动能和位能的计算
4.2.3 动力学方程的推导
4.3 机械手动力学方程实例
4.4 小结
习题
第6章 机器人传感器
第7章 机器人轨迹规划
第8章 机器人编程
第9章 机器人应用
第10章 机器入学展望

第1章 绪论
“机器人”已是家喻户晓的“大明星”,它迅速崛起,并对整个工业生产、太空和海洋探索,以及人类生活的各方面产生越来越大的影响。但是,现实世界中的机器人,并不像普通人们想象的那样**。现有的机器人既不像神话和文艺作品所描写的那样智勇双全,也不如某些企业家和宣传家们所宣扬的那样多才多艺。
1.1 机器人学的发展
1.1.1 机器人的由来
人类长期以来存在一种愿望,即创造出一种像人一样的机器或人造人,以便能够代替人去进行各种工作。这就是“机器人”出现的思想基础。机器人的概念在人类的想象中已存在三千多年了,尽管直到40多年前,“机器人”才作为专有名词加以引用。
随着**次工业和科学革命的进行,各种自动机器、动力机和动力系统的不断问世,机器人也开始由幻想时期转入自动机械时期,各种精巧的机器人玩具和工艺品应运而生。这些机器人玩具和工艺品的出现,标志着人类在机器人从梦想到现实这一漫长道路上,前进了一大步。进入20世纪之后,机器人已躁动于人类社会和经济的母胎之中,人们含有几分不安地期待着它的诞生。他们不知道即将问世的机器人将是个宠儿,还是个怪物。1920年,捷克剧作家卡雷尔·凯培克在他的幻想情节剧《罗萨姆的**机器人》中,**次提出了“机器人”这个名词。1950年,美国**科学幻想小说家阿西摩夫在他的小说《我是机器人》中,提出了有名的“机器人三守则”:
1)机器人必须不危害人类,也不允许它眼看人将受害而袖手旁观;
2)机器人必须**服从于人类,除非这种服从有害于人类;
3)机器人必须保护自身不受伤害,除非为了保护人类或者是为人类做出牺牲。
这三条守则,给机器人社会赋以新的伦理性,并使机器人概念通俗化,更易于为人类社会所接受。
……

本书介绍机器人学的基本原理及其应用,是一部比较系统和全面的机器人学导论性著作。全书共10章,主要内容包括:机器人学的起源与发展、机器人学的数学基础、机器人运动方程的表示与求解、机器人动力学方程、机器人的控制原则和控制方法、机器人传感器、机器人轨迹规划、机器人程序设计、机器人应用等。