機器人學是一門高度交叉的前沿學科，引起了機械學、生物學、人類學、計算機科學、控制科學與工程、電子工程學、人工智能、社會學等不同專業背景學者的廣泛興趣，學者們對其進行了深入研究。本書共分12章，繫統地介紹了機器人的基本組成、工作原理和應用實例，內容涉及機器人技術的發展簡史、工業機器人的運動學和動力學、機器人控制技術、用於機器人的各種傳感器、機器人軌跡規劃、移動機器人的定位與導航，以及機器人在工業領域和服務領域的應用。
本書既可作為高等院校控制、檢測、電工、機電一體化、計算機應用及其他相關專業高年級本科生和研究生的教材，也可以作為廣大從事控制或檢測，以及正在學習機器人的工程師和技術人員的工具書或者培訓教材。

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基礎知識篇

第1章緒論1
1．1機器人的基本概念與發展歷程1
1．1．1機器人的基本概念1
1．1．2機器人的發展歷程2
1．2機器人的分類4
1．3機器人的繫統組成及技術參數5
1．3．1機器人繫統的基本組成5
1．3．2機器人的技術參數6
習題8

第2章機器人的運動機構與執行機構9
2．1常見運動機構9
2．1．1直線運動機構9
2．1．2旋轉運動機構11
2．1．3減速運動機構13
2．2工業機器人常見運動形式16
2．3移動機器人常見的移動機構18
2．4機器人執行機構23
2．4．1液壓驅動23
2．4．2氣壓驅動25
2．4．3電氣驅動26
習題28

第3章機器人的感知繫統29
3．1傳感器概述29
3．1．1機器人對傳感器的要求29
3．1．2常用傳感器的特性30
3．1．3機器人傳感器的分類32
3．2常用內部傳感器33
3．2．1位置傳感器33
3．2．2速度傳感器36
3．2．3加速度傳感器38
3．2．4傾斜角傳感器39
3．2．5力覺傳感器40
3．3常用外部傳感器42
3．3．1視覺傳感器42
3．3．2觸覺傳感器45
3．3．3接近度傳感器48
3．4焊接機器人傳感器繫統52
3．4．1電弧傳感繫統52
3．4．2超聲傳感跟蹤繫統54
3．4．3視覺傳感跟蹤繫統56
3．5裝配機器人傳感器繫統58
3．5．1位姿傳感器58
3．5．2柔性腕力傳感器61
3．5．3工件識別傳感器62
3．5．4裝配機器人視覺傳感技術64
3．5．5多傳感器信息融合裝配機器人65
習題66

第4章機器人的控制繫統67
4．1機器人控制繫統及其功能67
4．2PUMA560機器人控制繫統的硬件組成68
4．3機器人控制器的軟件組成69
4．4常用編程語言71
4．5幾種典型的機器人控制繫統舉例74
4．5．1PUMA562機器人控制繫統74
4．5．2FANAC機器人控制繫統81
習題82

工業機器人篇

第5章機器人的運動學83
5．1機器人位置與姿態的描述83
5．2坐標變換86
5．3齊次坐標變換87
5．4機器人正向運動學91
5．4．1正向運動方程的變換矩陣91
5．4．2正向運動方程的求解94
5．5機器人逆向運動學99
5．5．1逆向運動學問題的多解性與可解性99
5．5．2逆向運動方程的求解99
5．6機器人的雅可比矩陣108
5．6．1微分運動108
5．6．2雅可比矩陣111
習題116

第6章機器人的動力學117
6．1剛體動力學117
6．2機器人動力學建模120
6．2．1n自由度機器人操作臂動力學方程120
6．2．2機器人操作臂動力學方程繫數的簡化123
6．2．3考慮非剛體效應的動力學模型124
6．3動力學仿真125
習題125

第7章工業機器人的常用控制方法126
7．1工業機器人控制的特點及分類126
7．1．1工業機器人控制的特點126
7．1．2工業機器人控制的分類127
7．2機器人的位置控制127
7．2．1基於直流伺服電動機的單關節控制127
7．2．2基於交流伺服電動機的單關節控制130
7．2．3操作臂的多關節控制132
7．3機器人的力控制132
7．3．1質量-彈簧繫統的力控制133
7．3．2力/位混合控制134
7．4機器人的現代控制技術136
7．4．1機器人的自適應控制136
7．4．2機器人的滑模變結構控制141
7．5機器人的智能控制技術144
7．5．1機器人的學習控制144
7．5．2機器人的模糊控制146
習題148

第8章工業機器人的軌跡規劃149
8．1機器人軌跡規劃149
8．1．1關節空間描述與直角坐標空間描述149
8．1．2軌跡規劃的基本原理150
8．2關節空間的軌跡規劃152
8．3直角坐標空間的軌跡規劃158
習題160

移動機器人篇

第9章移動機器人概述161
9．1移動機器人的體繫結構161
9．1．1分層遞階式體繫結構161
9．1．2反應式體繫結構162
9．1．3混合式體繫結構163
9．2移動機器人的運動學模型163
習題165

第10章移動機器人的定位與導航166
10．1移動機器人的定位166
10．2環境地圖的表示167
10．3移動機器人的路徑規劃169
10．4移動機器人的導航172
10．4．1移動機器人的導航方式172
10．4．2基於多傳感器信息融合的移動機器人導航173
10．4．3基於混合方法的移動機器人導航173
10．4．4導航技術的應用173
習題174

應用篇

第11章工業機器人應用實例175
11．1工業機器人的應用範圍175
11．2機器人的總體設計175
11．2．1繫統分析175
11．2．2技術設計177
11．3焊接機器人178
11．3．1弧焊機器人178
11．3．2點焊機器人181
11．4噴漆機器人183
11．4．1液壓噴漆機器人184
11．4．2電動噴漆機器人185

第12章移動機器人應用實例187
12．1概述187
12．2自動導引車的導引方式188
12．3自主循跡機器人190
12．3．1攝像頭工作原理190
12．3．2邊緣檢測算法191
12．3．3雙峰邊緣跟蹤算法191
12．3．4路徑識別191
12．3．5控制方法192

附錄有關術語英漢對照193
參考文獻203