隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人在功能和技術(shù)上都有了很大的提高。機(jī)器人應(yīng)用已在工業(yè)檢測(cè)、航空航天、環(huán)境探測(cè)、軍事偵察、公安防暴等領(lǐng)域受到了廣泛的重視，并取得了眾多成就。當(dāng)前，在控制科學(xué)與工程、人工智能、仿生學(xué)等新興學(xué)科的推動(dòng)下，機(jī)器人正在向著更高、更深層次發(fā)展。
機(jī)器人建模與仿真是針對(duì)性和實(shí)踐性很強(qiáng)，同時(shí)需要堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)的學(xué)科。本書(shū)緊扣讀者需求，采用循序漸進(jìn)的敘述方式，深入淺出地論述了機(jī)器人系統(tǒng)的分類、組成、運(yùn)動(dòng)學(xué)建模方法、動(dòng)力學(xué)建模方法以及不同類型機(jī)器人系統(tǒng)的特性及建模方法，仿真應(yīng)用實(shí)例、控制解決方案，詳細(xì)介紹了工業(yè)機(jī)器人本體校準(zhǔn)技術(shù)、機(jī)器人仿真平臺(tái)ADAMS簡(jiǎn)介和Webots仿真環(huán)境介紹等相關(guān)技術(shù)及其發(fā)展前沿； 此外，本書(shū)還分享了大量的程序代碼并附有詳細(xì)的注解，錄制了微課視頻，有助于讀者加深對(duì)機(jī)器人建模與仿真相關(guān)原理的理解和快速入門(mén)。
本書(shū)根據(jù)編者多年從事機(jī)器人建模方法教學(xué)、科研的經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)介紹了氣動(dòng)肌肉機(jī)器人、AGV智能搬運(yùn)機(jī)器人、四旋翼飛行機(jī)器人、足式移動(dòng)機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人等建模方法和仿真實(shí)驗(yàn)。
本書(shū)特色
運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模、運(yùn)動(dòng)軌跡控制及其相應(yīng)的仿真一體化呈現(xiàn)，基于真實(shí)案例，可以直接導(dǎo)入個(gè)人計(jì)算機(jī)運(yùn)行調(diào)試，使讀者體會(huì)到學(xué)以致用和從實(shí)踐中學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。
通過(guò)對(duì)建模方法的講解和仿真實(shí)驗(yàn)解析，不但可以加深讀者對(duì)相關(guān)理論的理解，而且可以有效地提高讀者的機(jī)器人建模與仿真能力。
本書(shū)所提供的建模與仿真方法、經(jīng)驗(yàn)技巧可為讀者在其他控制系統(tǒng)建模與仿真領(lǐng)域提供借鑒。
配套資源
教學(xué)課件（PPT）、程序代碼、習(xí)題答案、教學(xué)大綱、教學(xué)日歷等，可以掃描下方二維碼下載，也可以到清華大學(xué)出版社網(wǎng)站本書(shū)頁(yè)面下載。
配套資源
微課視頻（20集，共84分鐘），可掃描本書(shū)各章節(jié)中對(duì)應(yīng)位置的二維碼觀看。
致謝
感謝崔小紅對(duì)本書(shū)撰寫(xiě)工作做出的極大貢獻(xiàn)，她在資料整理與文字編排上注入了極大精力，并且編寫(xiě)和校對(duì)了本書(shū)中所有的程序示例代碼。如果沒(méi)有她的全心投入，本書(shū)將很難順利完成。感謝王凌對(duì)機(jī)器人校準(zhǔn)部分做出的貢獻(xiàn)，這部分是本書(shū)內(nèi)容中與中國(guó)計(jì)量大學(xué)學(xué)科特色緊密結(jié)合的部分。感謝金英連、王麗娜、秦菲菲、周坤、馬小龍等對(duì)本書(shū)中的插圖和文字進(jìn)行的精心編輯和修改，使得本書(shū)的內(nèi)容更加清晰形象、概念的解釋更加具體明確。感謝研究團(tuán)隊(duì)中的碩士研究生任杰、王濤、王帥、葉可、薛晶勇、錢(qián)豐、王悠草等在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中提供的支持和幫助。
感謝浙江省高等教育學(xué)會(huì)課題（KT2022123）、浙江省普通本科高校十四五教學(xué)改革項(xiàng)目（jg20220265）和研究生課程建設(shè)項(xiàng)目（2020YJSKC18）的立項(xiàng)資助。
限于編著者的水平和經(jīng)驗(yàn)，加之時(shí)間比較倉(cāng)促，疏漏或者錯(cuò)誤之處在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正，聯(lián)系郵箱見(jiàn)配套資源。
王斌銳
2023年1月
第1章緒論
1.1機(jī)器人發(fā)展史
1.1.1機(jī)器人的由來(lái)與定義
1.1.2機(jī)器人的發(fā)展
1.1.3現(xiàn)代機(jī)器人大事件的簡(jiǎn)介
1.2機(jī)器人系統(tǒng)的組成和分類
1.2.1機(jī)器人的組成部件
1.2.2機(jī)器人的分類
1.3機(jī)器人的系統(tǒng)建模與仿真
習(xí)題
第2章系統(tǒng)建模方法
2.1機(jī)器人坐標(biāo)系
2.1.1剛體的位姿描述
2.1.2坐標(biāo)變換
2.1.3齊次坐標(biāo)變換
2.1.4齊次變換矩陣的逆
2.1.5運(yùn)動(dòng)算子
2.2運(yùn)動(dòng)學(xué)建模方法
2.2.1連桿描述和關(guān)節(jié)變量
2.2.2DH坐標(biāo)系建模
2.2.3機(jī)械臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)
2.2.4機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)
2.3動(dòng)力學(xué)建模方法
2.3.1牛頓歐拉法建立機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程
2.3.2拉格朗日法建立機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程
2.3.3機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模舉例
習(xí)題
第3章氣動(dòng)肌肉機(jī)器人
3.1氣動(dòng)肌肉模型特性
3.2氣動(dòng)肌肉機(jī)械腿
3.2.1氣動(dòng)肌肉機(jī)械腿平臺(tái)
3.2.2氣動(dòng)肌肉機(jī)械腿建模
3.2.3自適應(yīng)反步算法仿真
3.3氣動(dòng)肌肉仿人手臂
3.3.1仿人肘關(guān)節(jié)建模
3.3.2基于干擾觀測(cè)器的滑�？刂品抡�
3.3.3不同控制算法的正弦跟蹤響應(yīng)
習(xí)題
第4章AGV智能搬運(yùn)機(jī)器人
4.1差速AGV系統(tǒng)
4.1.1AGV分類
4.1.2AGV導(dǎo)引方式
4.1.3AGV系統(tǒng)構(gòu)成
4.2AGV運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
4.3模糊控制器設(shè)計(jì)
4.4AGV系統(tǒng)仿真
4.4.1模糊控制器仿真
4.4.2Simulink模型搭建
4.4.3仿真結(jié)果及分析
習(xí)題
第5章四旋翼飛行機(jī)器人
5.1四旋翼飛行器動(dòng)力學(xué)建模
5.1.1坐標(biāo)系設(shè)定
5.1.2剛體動(dòng)力學(xué)模型
5.2抗干擾反步滑�？刂破髟O(shè)計(jì)
5.2.1滑模變結(jié)構(gòu)控制
5.2.2指數(shù)型時(shí)變趨近律設(shè)計(jì)
5.2.3指數(shù)型時(shí)變?cè)鲆孚吔床交？刂?/p>
5.3抗干擾反步滑�？刂品抡娣治�
習(xí)題
第6章足式移動(dòng)機(jī)器人
6.1足式移動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)建模
6.1.1正運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
6.1.2逆運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
6.2步態(tài)穩(wěn)定性分析
6.2.1三支撐足步態(tài)規(guī)劃
6.2.2四支撐足步態(tài)規(guī)劃
6.2.3五支撐足步態(tài)規(guī)劃
6.2.4不同步態(tài)下穩(wěn)定裕度的比較
6.3行走控制仿真
習(xí)題
第7章工業(yè)機(jī)器人建模與仿真
7.1工業(yè)機(jī)器人建模和分析
7.1.1機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與建模
7.1.2動(dòng)力學(xué)分析及建模
7.1.3機(jī)器人虛擬樣機(jī)建模
7.1.4ADAMS和Simulink聯(lián)合仿真方案設(shè)計(jì)
7.2控制系統(tǒng)建模
7.2.1主動(dòng)柔順控制算法
7.2.2控制策略分析
7.3主動(dòng)柔順控制仿真
習(xí)題
第8章工業(yè)機(jī)器人本體校準(zhǔn)技術(shù)
8.16自由度工業(yè)機(jī)器人本體校準(zhǔn)概述
8.2工業(yè)機(jī)器人本體校準(zhǔn)數(shù)學(xué)建模和編程
8.3工業(yè)機(jī)器人本體校準(zhǔn)測(cè)量設(shè)備簡(jiǎn)介
8.4工業(yè)機(jī)器人本體校準(zhǔn)仿真分析
習(xí)題
第9章機(jī)器人仿真平臺(tái)
9.1ADAMS簡(jiǎn)介
9.1.1ADAMS界面簡(jiǎn)介
9.1.2設(shè)計(jì)基于ADAMS和MATLAB的聯(lián)合仿真
9.2Webots仿真環(huán)境介紹
9.2.1Webots平臺(tái)簡(jiǎn)介
9.2.2Webots界面介紹
9.2.3建立簡(jiǎn)單模型
9.2.4建立并聯(lián)機(jī)器人樣機(jī)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
書(shū)單推薦
