本書介紹了機器人的基礎知識，并通過大量的仿真實例，對機器人機械臂的運動學、動力學、運動軌跡規劃、關節控制進行了詳細分析，后討論了機械系統中常用的仿真方法，并附有必要的計算程序和仿真流程。
本書中部分仿真實例給出了演示視頻，讀者可掃描二維碼觀看。
本書內容精煉，由淺入深，實例豐富，注重理論與實際相結合。本書可作為普通高等院校機械、自動化、人工智能等相關專業的教材，也可供從事機器人研究、開發和應用的科學技術人員參考。
機器人技術建立在多學科發展的基礎上，具有應用領域廣、技術新、學科綜合與交叉性強等特點，是當今世界上極為活躍的研究領域之一。機器人仿真在機器人的研究和應用中起著重要的作用，通過系統仿真，可提供既經濟又安全的設計和實驗手段，能夠在制造與生產之前模擬出實物，避免不必要的返工。隨著機器人仿真研究的開展，近年來陸續出現了機器人建模與仿真的相關圖書，但多是在研究者科研基礎上編寫而成的，理論深度較高，不適合機械類、自動化類相關專業學生的培養要求。因此，基于機器人基礎知識體系，編寫機器人系統建模與仿真教材，對高等院校相關專業的師生及從事機器人研究和產業化的工程技術人員大有裨益。
本書共分為7章。第1章為緒論，簡述了機器人的定義、分類、主要技術參數及主要研究內容。第2章討論了機器人運動學的相關內容，包括空間位姿、坐標變換、關節坐標系的建立及連桿的DH參數，系統地推導了典型機械臂的正運動學模型并給出了仿真案例。第3章進行了機器人的靜力學分析，討論了雅可比矩陣在靜力學中的應用。第4章為機器人動力學，主要介紹了牛頓歐拉法和拉格朗日法，并采用拉格朗日法對連桿機構進行了仿真分析。第5章為機器人機械臂的運動軌跡規劃，分析了多種軌跡規劃方法并給出了仿真案例。第6章討論了機器人控制系統與控制方法，并介紹了機器人控制系統硬件的相關內容。第7章為仿真案例，不僅囊括了不同的仿真平臺和仿真軟件，還包括兩個或多個不同仿真軟件的聯合仿真應用實例，應用對象涵蓋面較廣，既包括較為熟悉的工業多連桿機械臂，也涉及康復機器人、柔性機械手等。書中各章節之間既相對獨立，又前后呼應，有機結合，力求學生有一個整體的知識結構，同時掌握機器人系統建模與仿真的實現過程。
此外，本書中部分仿真實例給出了演示視頻，讀者可掃描二維碼觀看。
本書作者近二十年來專注于機器人技術方面的科學研究，也講授機器人技術相關課程，在機器人系統建模與仿真方面積累了相關經驗。本書在編寫過程中用到的仿真資源一部分來源于作者的科研積累，另一部分來源于教學參考書的優秀案例，感謝參考文獻中所列出的國內外著作的作者，是他們出色的工作豐富了本書的內容。同時向為本書提供仿真實例部分的項目組成員、教學團隊成員表示衷心的感謝！
本書由韓亞麗、賈山、高海濤、關鴻耀等人編著，由于作者水平有限，書中難免存在不妥之處，敬請廣大讀者批評指正。
編者
目錄
前言
第1章緒論1
1.1機器人的定義1
1.2機器人的分類2
1.3機器人基礎知識4
1.4機器人的主要研究內容7
習題8
第2章機器人運動學9
2.1機器人學的數學基礎9
2.2機器人運動學分析17
習題28
第3章速度與靜力學30
3.1機器人連桿速度30
3.2雅可比矩陣33
3.3靜力學36
習題39
第4章機器人動力學40
4.1剛體動力學基礎40
4.2牛頓歐拉迭代動力學方程43
4.3歐拉拉格朗日方程49
習題53
第5章機器人機械臂的運動軌跡
規劃55
5.1軌跡規劃應考慮的問題55
5.2關節空間的軌跡規劃56
5.3直角坐標空間的軌跡規劃72
習題74
第6章機器人關節控制75
6.1機器人控制系統與控制方式75
6.2單關節機器人模型和控制77
6.3基于關節坐標的控制83
6.4基于作業空間的伺服控制85
6.5機器人末端執行器的力/力矩控制86
6.6工業機器人控制系統硬件設計92
6.7機器人關節控制仿真實例94
習題100
第7章仿真案例101
7.1基于SOLIDWORKS、Adams和MATLAB
的三連桿機器人聯合仿真101
7.2基于AMEsim和Adams的單關節機器腿
聯合仿真112
7.3基于VREP與MATLAB的機械臂聯合
仿真119
7.4基于ABAQUS與MATLAB的軟體機械手
聯合仿真129
參考文獻148
新書資訊