本書體現了作者所在課題組在現代機器人領域取得的科技成果，該研究方向獲得了國家自然科學基金“基於全局動態非結構化人居環境感知的仿人機器人足跡規劃研究（51305436）”、國家重點研發計劃“上肢運動功能主動康復機器人繫統（2016YFE0128000）”的支持。

●第1章機器人繫統仿真概述/1
1.1引言/1
1.2機器人仿真工具/1
1.2.1常用的機器人仿真器/2
1.2.2物理引擎/9
1.3機器人仿真平臺/13
1.3.1ROS發展概況/13
1.3.2ROS架構及基本概念/16
1.3.3基於ROS的機器人仿真平臺搭建/21
1.4機器人仿真任務/26
1.5本章小結/28
本章參考文獻/28
第2章剛體機器人繫統仿真方法/32
2.1引言/32
2.2剛體機器人數學建模/32
2.2.1剛體運動學模型創建/32
2.2.2剛體動力學模型創建/40
2.3機械臂運動仿真/46
2.3.1基本運動仿真/47
2.3.2點對點復雜運動仿真/51
2.4機械臂運動規劃/55
2.4.1高維空間隨機采樣規劃/55
2.4.2使用MoveIt!機器人操作框架/69
2.5本章小結/76
本章參考文獻/76
第3章剛軟混雜機器人繫統仿真方法/78
3.1引言/78
3.2剛軟混雜機器人仿真研究動機/78
3.3剛軟混雜繫統數學建模/81
3.3.1剛軟混雜繫統運動學建模/83
3.3.2剛軟混雜繫統動力學建模/89
3.4剛軟混雜繫統運動仿真/95
3.4.1純軟體對像仿真實例/95
3.4.2剛軟混雜機器人繫統仿真實例/98
3.5本章小結/105
本章參考文獻/105
第4章軟體機器人繫統仿真方法/107
4.1引言/107
4.2基的建模仿真/107
4.2.1軟體材料的本構模型/107
4.2.2綜合實例應用/111
4.3軟體繫統運動仿真/114
4.3.1基於Bullet引擎的軟體仿真場景/114
4.3.2軟體對像形變仿真實例/117
4.3.3軟體機器人仿真實例/121
4.4本章小結/131
本章參考文獻/131
第5章機器人繫統仿真案例實現/133
5.1引言/133
5.2工業裝配機器人繫統仿真/133
5.2.1卡槽類裝配操作仿真/133
5.2.2孔軸配合裝配操作仿真/141
5.3口腔正畸弓絲矯治器制備機器人繫統仿真/142
5.3.1可形變弓絲形態仿真/143
5.3.2可形變弓絲彎制規劃/145
5.3.3制備過程仿真/148
5.4仿人機器人繫統仿真/151
5.4.1仿真環境工作空間創建/152
5.4.2環境數字地圖構建/153
5.4.3仿人機器人足跡規劃仿真/158
5.5軟體爬行機器人繫統仿真/162
5.5.1軟體爬行機器人的形態學設計與建模/162
5.5.2軟體爬行機器人仿真/163
5.6本章小結/165
本章參考文獻/166

機器人繫統仿真一直是機器人理論、技術及應用研究的重要及基礎性內容之一。剛體機器人、軟體機器人和剛軟混雜機器人三類機器人繫統因物理屬性差異，其數學描述、建模方法和相應的仿真方法也存在明顯差異。本書按照“理論及方法建立—功能模塊及平臺實現—典型仿真案例實現及演示”的思路，繫統介紹了剛體機器人、軟體機器人和剛軟混雜機器人三類機器人繫統的建模及仿真方法。本書內容及所述方法適用於解決目前常見的機器人操作仿真問題，既可用於相關研究及技術人員的研究及開發參考，也可作為相關領域的研究生及高年級本科生專業用書。本書中仿真案例的源代碼可供下載以供研究及學習用。