機(jī)器人技術(shù)作為多學(xué)科交叉融合的前沿領(lǐng)域，正以前所未有的速度改變著我們的生活和生產(chǎn)方式。從工業(yè)制造中的自動化生產(chǎn)線，到日常生活里的智能服務(wù)助手；從醫(yī)療領(lǐng)域的精準(zhǔn)手術(shù)輔助，到宇宙探索，機(jī)器人的身影無處不在。機(jī)器人技術(shù)成為推動社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量。掌握機(jī)器人學(xué)的基礎(chǔ)理論與實(shí)踐方法已成為相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)者和從業(yè)者的核心需求。本書作為機(jī)器人相關(guān)專業(yè)的核心入門書籍，旨在為讀者搭建從理論認(rèn)知到實(shí)踐應(yīng)用的橋梁，同時(shí)將MATLAB及其Robotics Toolbox工具箱的應(yīng)用貫穿全書，幫助讀者將抽象概念轉(zhuǎn)化為可操作的實(shí)踐能力。本書在內(nèi)容編排上，充分考慮初學(xué)者的認(rèn)知規(guī)律和學(xué)習(xí)需求，遵循由淺入深、循序漸進(jìn)的原則，并以工程實(shí)際為背景，理論知識、仿真技術(shù)、工程案例互為支撐。具體章節(jié)設(shè)計(jì)如下。第1章：從機(jī)器人的定義切入，講述了機(jī)器人的特點(diǎn)，然后介紹了機(jī)器人的發(fā)展史，分為機(jī)器人起源、國外機(jī)器人發(fā)展和國內(nèi)機(jī)器人發(fā)展3部分，最后介紹了機(jī)器人的主要研究方向，讓讀者建立對機(jī)器人的整體認(rèn)知。第2章：聚焦機(jī)器人的機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)，介紹常見機(jī)構(gòu)類型、機(jī)構(gòu)簡圖的規(guī)范畫法，以及機(jī)器人的分類標(biāo)準(zhǔn)與方法，并引入了Robotics Toolbox工具箱。第3章：講解描述三維空間位置與姿態(tài)的數(shù)學(xué)工具，包括坐標(biāo)變換、齊次矩陣等核心知識，并從這章開始介紹Robotics Toolbox的函數(shù)及函數(shù)的使用。第4章與第5章：深入探討機(jī)器人運(yùn)動學(xué)的核心內(nèi)容，分別闡述正運(yùn)動學(xué)與逆運(yùn)動學(xué)的原理與求解方法，并基于Robotics Toolbox對機(jī)器人建模及進(jìn)行正、逆運(yùn)動學(xué)分析。第6章：概述了機(jī)器人動力學(xué)的基本概念，并重點(diǎn)討論了牛頓-歐拉法和拉格朗日法兩種動力學(xué)方法，最后基于Robotics Toolbox對機(jī)器人進(jìn)行動力學(xué)仿真。第7章：介紹了機(jī)器人的運(yùn)動規(guī)則，首先介紹了軌跡規(guī)劃的一般問題、生成方式等問題；其次介紹了幾種軌跡規(guī)劃方法，包括基于關(guān)節(jié)空間和笛卡兒空間的軌跡規(guī)劃方法，并基于Robotics Toolbox進(jìn)行軌跡規(guī)劃。第8章：以AUBO-i5協(xié)作機(jī)器人為實(shí)例，將前文所述的運(yùn)動學(xué)理論應(yīng)用于具體機(jī)型，通過實(shí)例分析加深對理論知識的理解與運(yùn)用能力。本書具有以下突出特色。1）以協(xié)作機(jī)器人核心技術(shù)為主線：本書由高校一線從事機(jī)器人教學(xué)與科研的教師團(tuán)隊(duì)，攜手國內(nèi)首家生產(chǎn)協(xié)作機(jī)器人的遨博（北京）智能科技股份有限公司專家團(tuán)隊(duì)共同打造，以協(xié)作機(jī)器人核心技術(shù)為主線，對其構(gòu)型、運(yùn)動學(xué)等內(nèi)容展開了詳細(xì)講解。通過對協(xié)作機(jī)器人典型機(jī)型的分析，將所講的理論內(nèi)容融匯到具體案例中，使讀者能深入理解機(jī)器人學(xué)理論知識在實(shí)際中的應(yīng)用，提高讀者的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。2）以Robotics Toolbox貫穿始終：各章節(jié)的核心知識點(diǎn)均配套相應(yīng)的工具箱操作示例，從數(shù)學(xué)模型的仿真驗(yàn)證到運(yùn)動學(xué)、軌跡規(guī)劃的程序?qū)崿F(xiàn)。讀者很容易將本書中的知識點(diǎn)在Robotics Toolbox中進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行知識點(diǎn)的復(fù)現(xiàn)，更直觀地體會和理解本書所講的知識點(diǎn)及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系。本書可作為高等院校機(jī)器人工程、機(jī)械工程、機(jī)械電子工程相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生教材，也可供對機(jī)器人技術(shù)感興趣的工程技術(shù)人員參考學(xué)習(xí)。在使用本書時(shí)，建議讀者在系統(tǒng)學(xué)習(xí)各章節(jié)理論知識的同時(shí)結(jié)合實(shí)際案例和練習(xí)題進(jìn)行仿真操作，以達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。本書由魏洪興、王殿君、陳亞、劉淑晶、路敦民、張方杰、王鵬、滕啟治編著。其中，王鵬編寫了各章節(jié)的Robotics Toolbox程序部分，滕啟治編寫了各章節(jié)的習(xí)題部分；其余部分的分工為魏洪興編寫了第1章和第8章，王殿君編寫了第3章和第6章，陳亞編寫了第4章和第5章前兩節(jié)，劉淑晶編寫了第2章，路敦民編寫了第7章，張方杰編寫了第5章后兩節(jié)。全書由魏洪興、王殿君和陳亞進(jìn)行統(tǒng)稿。本書的編寫工作得到了中國高等教育學(xué)會“機(jī)器人專業(yè)重點(diǎn)課程建設(shè)研究”專項(xiàng)課題的支持。碩士研究生王子龍、高林林、楊佳衡、王靚、徐超強(qiáng)、崔智國、陳嘉豪、宋志虎、劉丁赫、韓楠、楊曉凡、李旭靜等參與了本書的校核工作。機(jī)械工業(yè)出版社對本書的編寫給予了指導(dǎo)和幫助。對此深表感謝！由于作者的水平有限，書中難免存在不足之處，希望得到廣大讀者的批評指正！作者