機器人技術(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，機器人的身影無處不在。機器人技術(shù)成為推動社會進步和經(jīng)濟發(fā)展的重要力量。掌握機器人學(xué)的基礎(chǔ)理論與實踐方法已成為相關(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)知到實踐應(yīng)用的橋梁，同時將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、循序漸進的原則，并以工程實際為背景，理論知識、仿真技術(shù)、工程案例互為支撐。具體章節(jié)設(shè)計如下。第1章：從機器人的定義切入，講述了機器人的特點，然后介紹了機器人的發(fā)展史，分為機器人起源、國外機器人發(fā)展和國內(nèi)機器人發(fā)展3部分，最后介紹了機器人的主要研究方向，讓讀者建立對機器人的整體認(rèn)知。第2章：聚焦機器人的機構(gòu)基礎(chǔ)，介紹常見機構(gòu)類型、機構(gòu)簡圖的規(guī)范畫法，以及機器人的分類標(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：深入探討機器人運動學(xué)的核心內(nèi)容，分別闡述正運動學(xué)與逆運動學(xué)的原理與求解方法，并基于Robotics Toolbox對機器人建模及進行正、逆運動學(xué)分析。第6章：概述了機器人動力學(xué)的基本概念，并重點討論了牛頓-歐拉法和拉格朗日法兩種動力學(xué)方法，最后基于Robotics Toolbox對機器人進行動力學(xué)仿真。第7章：介紹了機器人的運動規(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進行軌跡規(guī)劃。第8章：以AUBO-i5協(xié)作機器人為實例，將前文所述的運動學(xué)理論應(yīng)用于具體機型，通過實例分析加深對理論知識的理解與運用能力。本書具有以下突出特色。1）以協(xié)作機器人核心技術(shù)為主線：本書由高校一線從事機器人教學(xué)與科研的教師團隊，攜手國內(nèi)首家生產(chǎn)協(xié)作機器人的遨博（北京）智能科技股份有限公司專家團隊共同打造，以協(xié)作機器人核心技術(shù)為主線，對其構(gòu)型、運動學(xué)等內(nèi)容展開了詳細講解。通過對協(xié)作機器人典型機型的分析，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器人學(xué)理論知識在實際中的應(yīng)用，提高讀者的實踐能力和創(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)模型的仿真驗證到運動學(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在Robotics Toolbox中進行仿真模擬實驗，進行知識點的復(fù)現(xiàn)，更直觀地體會和理解本書所講的知識點及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系。本書可作為高等院校機器人工程、機械工程、機械電子工程相關(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，建議讀者在系統(tǒng)學(xué)習(xí)各章節(jié)理論知識的同時結(jié)合實際案例和練習(xí)題進行仿真操作，以達到更好的學(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、王殿君和陳亞進行統(tǒng)稿。本書的編寫工作得到了中國高等教育學(xué)會“機器人專業(yè)重點課程建設(shè)研究”專項課題的支持。碩士研究生王子龍、高林林、楊佳衡、王靚、徐超強、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