本書內容分為三部分，*部分基礎知識介紹，分別介紹了MATLAB和機器人的基本知識，讓讀者有一個初步的認識。第二部分是建模入門，這部分以單桿機器人控制器的位置控制為例，把MATLAB/Simulink和機器人工學的基本知識通過該實例建模仿真的形式進行介紹，讓讀者有個初步的了解，會進行簡單的建模仿真。第三部分是建模實戰篇利用MATLAB仿真建模兩足步行機器人，通過具體的實例，帶領讀者進行實戰演習，完成一個全流程的建模任務，達到學懂會用的程度。 本書的特點是內容淺顯易懂，教會初學者怎樣一步一步地用MATLAB仿真出自己想要的機器人。
內容淺顯易懂，教會初學者怎樣一步一步的用matlab 仿真出自己想要的機器人。
構思本書的時候正值2015年初秋,外面還很燥熱。坐在屋里想靜靜地將近期有關機器人的工作做一個小結。從2014年起,陸續與化學工業出版社合作,以每年一本書的速度陸續出版了《機器人制作輕松入門》，《Arduino輕松入門》和《機器人設計與制作》。從眾多讀者的反饋可以看出,在當前機器人熱的環境下,我們每一位機器人愛好者都非常振奮。其實,如果我們直接使用別人設計制造的機器人會比較簡單。但是,作為機器人愛好者,我們何嘗不希望自己親自設計制造一臺機器人呢。這就要面對如下問題:如何設計機器人各部位的尺寸,如何放置電機，傳感器等部件,對機器人的運動形式和范圍如何界定,機器人各部件在整體安裝完畢后是否能夠保持身體的平衡與運動的協調?如果硬件已經全部加工完畢,在整體安裝調試時才發現問題,之后再重新設計并加工,這樣既耽誤時間又浪費資金。而如果能夠在實際加工硬件之前,讓我們能夠觀察到自己設計的機器人的運動狀況,及時發現問題并及時修改設計方案,這豈不是更好?本書就是為此目的而撰寫的。就本書而言,是希望提供給以下兩種類型讀者的:① 初學MATLAB的讀者。您可能以前對MATLAB有一定的了解,也可能完全沒有使用過。無論您處于何種情況都沒有關系,都可以通過本書來了解和學習MATLAB在機器人控制上的應用基礎。當然如果您對MATLAB很熟悉的話相關章節可以略讀。② 希望通過MATLAB進行機器人開發的讀者。對于這樣的讀者,本書應該可以作為您的入門書。當然,在閱讀和使用本書之后,請您還要參閱并領會與機器人控制相關的專業知識。說實話,筆者不是一個勤快人,有些書在書店看著很好就買回來了。回家后可能看了前面的幾十頁,就隨手一放。閑暇時將那本書拿過來又從第一頁看,看過十幾頁后又放下了。結果是書的前一半就像剛出土的古書一樣顯得很破舊,而書的后半部分則全新。筆者不想讓本書也遭受如此待遇,因此在書的結構安排和內容上下了一定的功夫。作為機器人愛好者,有一點我想讀者也是很清楚的,那就是只看書是不夠的。特別是對于機器人仿真與開發來說,沒有什么比坐在計算機前親自輸入程序并執行它,最后看到希望的結果更令人快樂的了。記得筆者在日本工作時,與友人ZMP公司的坂井亮介先生曾暢談此事。本書也參考了ZMP公司開發的e-nuvo機器人的有關資料和三田宇洋先生為e-nuvo機器人撰寫的仿真教程,深感在機器人的學習和開發過程中理論聯系實際，軟件結合硬件的必要性。為了幫助讀者學習,本書提供部分資源的電子版,請到出版社網站www.cip.com.cn中的資源下載配書資源中下載使用。本書在編寫和修改過程中,得到了高等學校博士學科點專項科研基金(20131208110005),天津市科技支撐計劃項目(14ZCZDSY00010),天津市教委項目(20120831和20140710)的支持。通過編者負責的天津科技大學行業卓越人才實驗班核心課程建設(自動控制原理)進行了實驗驗證。在本書的編寫和修改過程中,得到了天津科技大學張峻霞，白瑞祥，彭一準，賀慶，杜萌等老師的指導與幫助。天津浩芝藍機器人科技有限公司的黃斌，李子旭，劉巖,日本ZMP公司的坂井亮介先生和三田宇洋先生,以及天津市印刷裝潢技術學校的焦紅瑋也參與了本書的編寫和實驗工作,并提出了很多修改意見。參與本書編寫和實驗的人員還包括魏一帆，宋濱鵠，滿海芳，王子威，歐陽育星，秦意喬，邊策，魏寶昌，劉旭，楊闖，王文智，胡新帥，張鵬林，張泌，孟宇，吳旭陽等,在此一并表示感謝。如果您對本書有什么疑問,可以通過以下方式聯系到我們:E-mail:daifz@163.com (戴鳳智),1170238840@qq.com (張鴻濤),476241968@qq.com (康奇家)。由于水平有限,書中難免存在不足,敬請各位讀者批評指正。編者
第1篇 MATLAB與機器人
第1章 認識MATLAB 3
1.1 走進MATLAB世界 3
1.2 熟悉MATLAB編程 11
1.2.1 語言基礎 11
1.2.2 程序設計基礎 13
1.2.3 繪圖基礎 21
1.3 掌握MATLAB矩陣 30
1.3.1 創建矩陣 31
1.3.2 合并矩陣 33
1.3.3 查詢矩陣信息 35
第2章 了解機器人 37
2.1 走進機器人世界 37
2.2 熟悉機器人組成 38
2.2.1 機械部分 38
2.2.2 控制和傳感部分 41
第3章 MATLAB 用起來 43
3.1 如何設計機器人 43
3.2 用好Simulink 44
3.2.1 Simulink入門 44
3.2.2 Simulink操作 46
3.2.3 子系統及自制模塊 57
第2篇 用MATLAB玩轉單關節機器人
第4章 機器人的結構與運動 65
4.1 機器人的結構 65
4.2 機器人的參數 69
4.3 機器人的運動過程 70
第5章 機器人的數學建模 73
5.1 機器人運動軌跡的設計 73
5.1.1 規劃運動軌跡 73
5.1.2 設計運動軌跡 79
5.2 機器人的機械結構數學建模 88
5.2.1 機器人運動學基礎 88
5.2.2 機器人的坐標變換 90
5.2.3 利用拉格朗日法導出機械結構模型 93
5.3 機器人的電氣結構數學建模 97
5.4 機器人的控制系統數學建模 98
5.4.1 如何控制機器人 98
5.4.2 PID控制 100
5.4.3 建立機器人控制系統的模型 102
第6章 用MATLAB玩轉單關節機器人 104
6.1 工作描述 104
6.2 運動軌跡函數的形成 106
6.3 機器人的機械仿真模型 109
6.4 機器人的電氣仿真模型 111
6.5 PID 控制器的仿真模型 114
6.6 機器人的仿真運行結果 115
第3篇 用MATLAB玩轉雙足機器人
第7章 正運動學控制機器人 121
7.1 機器人的機械模型 121
7.2 機器人的正運動學 123
7.3 機器人的正運動學控制 128
第8章 逆運動學控制機器人 131
8.1 機器人的運動軌跡規劃 131
8.2 機器人的逆運動學基礎 134
8.3 本章問題的答案 137
參考文獻 141
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