目录
前言
第1章绪论1
11机器人的发展1
111机器人的历史2
112机器人及机器人学的定义5
12机器人的分类6
13机器人的发展趋势7
14本书章节安排与各章概要9
141本书章节安排9
142机器人系统分析与设计基础10
143机器人运动学10
144机器人动力学11
145机器人运动规划12
146机器人控制12
147机器人编程语言13
148典型机器人系统的设计与实现13
15扩展阅读14
习题15
第2章机器人系统分析与设计基础16
21机器人与人工智能16
22机器人软件体系结构18
221层次结构19
222包容体系结构21
223分布式结构22
224仿生结构23
225体系结构中的任务规划24
23机器人系统的组成30
24机器人位形32
241机器人的坐标系及位姿32
242RPY角法34
243欧拉角法36
244罗德里格斯公式37
245四元数法39
246罗德里格斯参数法40
247位形与位形空间41
25机器人关节类型与自由度43
251关节类型43
252自由度计算44
26常用的机器人建模描述文件与仿真平台47
261常用的机器人建模描述文件47
262URDF机器人模型48
263常用的机器人仿真平台51
27机器人系统的设计方法53
271机器人系统设计的基本原则53
272机器人系统设计的步骤54
28基于ROS的机器人系统设计55
281ROS介绍55
282ROS 2架构57
283基于ROS的机械臂仿真设计实例61
284基于ROS的移动机器人仿真设计实例65
29扩展阅读69
习题70
编程71
第3章机器人运动学72
31三自由度串联机械臂运动学——几何法74
311笛卡儿坐标型（PPP）76
312圆柱坐标型（RPP）77
313球坐标型（PRR）78
314平面关节型（RRP）79
315链式坐标型（RRR）80
32DH表示法80
33SCARA机器人运动学85
331SCARA机器人坐标系的建立85
332SCARA机器人的正运动学分析86
333SCARA机器人的逆运动学分析（代数法）87
34机器人腕部结构89
341单自由度手腕89
342二自由度手腕89
343三自由度手腕90
35多轴串联机器人运动学求解方法分类91
366R串联机器人正运动学92
361DH表示法求解93
362旋量法求解96
363四元数法求解99
364对偶四元数法求解101
37多轴串联机器人逆运动学105
371满足Pieper准则的解析解求法105
372解析法与几何向量法的混合求法112
373机器人雅可比矩阵118
374逆运动学的数值求解125
38速度与静力学128
39奇异性分析129
310工作空间分析131
3101几何图解法131
3102解析法132
3103数值法136
311并联机器人运动学137
3111并联机器人简介137
3112Delta机器人运动学分析138
3113Delta并联机器人的分类与应用145
312轮式移动机器人运动学147
3121轮式移动机器人运动学基础模型149
3122轮子运动约束152
3123轮式移动机器人运动约束157
3124移动机器人的机动性158
3125带小脚轮的两轮差速驱动机器人运动学实例160
3126全向轮式移动机器人运动学分析实例162
313扩展阅读165
习题167
编程168
第4章机器人动力学169
41拉格朗日动力学方法170
42基于矢量三角形法的递归牛顿欧拉动力学方法173
421计算速度和加速度的外推法173
422作用在连杆上的力和力矩177
423计算力和力矩的内推法177
43基于旋量法的递归牛顿欧拉方程178
431单刚体运动旋量力旋量方程推导178
432采用运动旋量力旋量表示的牛顿欧拉方程180
433基于旋量法的牛顿欧拉逆动力学方程推导181
44基于旋量法的组合形式动力学方程封闭解185
45空间向量表示法188
451空间运动向量和空间力向量188
452空间向量运算规则190
453空间加速度192
454空间动量与空间惯量193
455空间运动方程195
46基于空间向量表示法的刚体动力学模型195
461连接图196
462连杆和关节几何参数196
463连杆与关节之间速度、加速度以及力的传递197
47基于空间向量表示法的递归牛顿欧拉逆动力学198
48基于关节体算法的正动力学199
49利用逆动力学求解开链机器人正动力学201
491利用逆动力学计算h（θ，θ·）项的方法202
492利用逆动力学求M（θ）的方法202
410采用欧拉积分法进行正动力学数值计算202
411六轴协作机器人动力学分析实例203
4111AUBOi5机器人的MDH参数和连杆质量参数204
4112将三维笛卡儿向量转换为六维空间向量表示205
4113基于六维空间向量的递归牛顿欧拉逆动力学方法实例测试208
4114基于六维空间向量关节体算法的正动力学实例测试209
4115一阶欧拉积分法实例测试211
412扩展阅读212
习题214
编程215
第5章机器人运动规划216
51机器人位形空间表达方法218
52轨迹生成算法223
521点到点轨迹生成224
522具有中间路径点的轨迹生成229
53位形空间离散化规划方法233
531组合规划方法233
532图搜索算法236
533基于采样的规划方法238
54势场法241
55动态窗口法244
56运动轨迹平滑246
57全局规划与局部规划247
58扩展阅读248
习题249
编程249
第6章机器人控制250
61机器人控制系统251
62参数标定与辨识253
621运动学参数标定253
622坐标系标定256
623动力学参数辨识260
63工业机器人控制268
631独立关节控制模型268
632独立关节设定点跟踪控制272
633独立关节力矩控制274
634多关节机器人控制276
635力控制278
636约束坐标系278
637力/位混合控制280
638AUBOi5机械臂控制实例285
64移动机器人控制290
641移动机器人反馈控制原理290
642轮式移动机器人控制291
643全向移动机器人反馈控制301
644移动机器人里程计303
65扩展阅读305
习题306
编程307
第7章机器人编程语言308
71机器人语言发展历史308
72典型工业机器人语言简介311
721INFORM语言311
722RAPID语言312
723KRL语言314
724KAREL语言315
725URScript语言316
73机器人语言的分类316
731动作级编程语言317
732对象级编程语言317
733任务级编程语言318
74机器人编程语言的要求318
75机器人语言解析器原理319
751机器人语言指令集设计320
752机器人语言词库设计323
753词法分析323
754语法分析328
755编译/解析与执行329
76AUBOScript语言330
761AUBOScript标识符与变量330
762AUBOScript命令330
77AUBOi5编程332
771示教器编程332
772SDK编程335
78扩展阅读340
习题340
编程341
第8章典型机器人系统的设计与实现342
81机器人系统设计需要考虑的因素342
811机器人的任务估计342
812应用机器人的三要素343
813使用机器人的经验准则343
82机器人系统的总体设计方法343
821系统分析343
822技术设计344
83分拣机器人系统设计345
831分拣机器人简介345
832包裹分拣机器人系统设计347
84搬运码垛机器人系统设计351
841搬运码垛机器人简介351
842工业机器人搬运码垛系统设计353
85移动机器人巡防系统设计358
851移动机器人巡防系统简介358
852机房巡防机器人系统设计359
86扩展阅读363
习题364
编程364
参考文献365