本書響應新工科智能制造工程專業(yè)課程建設，立足經(jīng)典，兼顧前沿，有系統(tǒng)的理論知識體系和前沿知識介紹，能夠讓學生在學習經(jīng)典理論知識的過程中了解機器人技術(shù)的前沿方向。本書主要內(nèi)容包括：工業(yè)機器人概述、工業(yè)機器人的機械部分、工業(yè)機器人的理論基礎、工業(yè)機器人運動學、工業(yè)機器人靜力學、工業(yè)機器人動力學、工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃、工業(yè)機器人動態(tài)控制、工業(yè)機器人機電統(tǒng)一設計方法和工業(yè)機器人應用技術(shù)。本書可作為各大院校智能制造工程、機械工程、機械制造及其自動化、機電一體化、機械設計及理論、機器人工程等專業(yè)的教材，也可作為機器人技術(shù)領域的廣大工程技術(shù)人員，特別是產(chǎn)品技術(shù)人員的參考書。
本書遵循教指委相關指導文件和高等院校學生學習規(guī)律編寫而成。踐行四新理念，融入思政元素，注重理論與實踐相結(jié)合。
本書是一本立足新工科，面向智能制造工程人才培養(yǎng)，服務智能制造工程專業(yè)建設的教材。本書兼顧經(jīng)典的理論和前沿的科研實踐，在講授系統(tǒng)的理論知識體系的基礎上，擴充介紹了科研新成果和應用案例，不僅能讓學生掌握機器人的操作與編程知識，還能讓學生理解編程的原理，引領學生思考交叉前沿的發(fā)展方向。本書在機器人機構(gòu)運動學、靜力學、動力學的經(jīng)典理論基礎上結(jié)合科技前沿發(fā)展方向，描述了工業(yè)機器人的組成結(jié)構(gòu)，講解了工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃、動態(tài)控制和機器人統(tǒng)一設計方法，擴充了科研成果和應用案例的介紹，知識點豐富，實例生動有趣。本書所涉及的研究成果和應用案例是在國家自然科學基金面上項目（51575409）和重大研究計劃培育項目（91848102）等的資助下取得的。本書的編寫人員都是機器人領域的研究人員，主持過多項國家級和企事業(yè)單位的機器人領域項目，同時發(fā)表過多篇機器人領域的頂級學術(shù)論文，在機器人領域具有深厚的學術(shù)研究基礎，力求把工業(yè)機器人領域的前沿研究成果和學術(shù)科研心得貫穿于本科教學。本書第1、2章由曾文會編寫，第3～6、8、9章由尹海斌編寫，第7章由潘運平編寫，第10章由姚碧濤、盧紅和吳超群編寫，本書配套的數(shù)字資源由李麗和雷艇編寫。本書的編寫完成得到了眾多智能制造與機器人領域的專家、教授和工程技術(shù)人員的熱情支持與幫助。特別是同濟大學的陳明教授、陳云教授和于穎教授對本書提出了許多寶貴意見，以及課題組的研究生張夫剛和劉北等同學對書中的公式和圖表進行了編輯校正，在此表示衷心的感謝。限于編者的水平，書中難免會存在不妥之處，衷心希望廣大讀者批評指正。編者
高等院校教師
前言第1章工業(yè)機器人概述111工業(yè)機器人的概念112工業(yè)機器人的發(fā)展歷程113工業(yè)機器人的生產(chǎn)應用314工業(yè)機器人的分類415工業(yè)機器人的系統(tǒng)組成716工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)917工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢10課后習題11第2章工業(yè)機器人的機械部分1221工業(yè)機器人的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設計1222工業(yè)機器人的驅(qū)動系統(tǒng)1323工業(yè)機器人的機身與臂部1824工業(yè)機器人的腕部2225工業(yè)機器人的末端執(zhí)行器2726工業(yè)機器人的行走機構(gòu)33課后習題37第3章工業(yè)機器人的理論基礎3831向量積的公式3832任意軸的旋轉(zhuǎn)矩陣3933慣性張量和角動量4034平行軸定理4135歐拉運動方程4336拉格朗日運動方程4437李雅普諾夫穩(wěn)定性定理46課后習題46第4章工業(yè)機器人運動學4741引言4742旋轉(zhuǎn)矩陣的定義4743向量的坐標變換4844歐拉角和旋轉(zhuǎn)矩陣4845橫滾角、俯仰角和偏航角的定義5046齊次變換矩陣5147改進的DH表示法5248機器人手部的位置和方向5449連桿任意一點描述55410逆運動學的數(shù)值計算法55411工業(yè)機器人雙臂的逆向運動學計算56412方向的微分表示56413角速度的定義56414歐拉角和角速度之間的關系56415位置與方向的微分關系57416運動學的總結(jié)58課后習題58工業(yè)機器人目錄第5章工業(yè)機器人靜力學5951引言5952虛功原理5953力和力矩的變換60課后習題60第6章工業(yè)機器人動力學6161引言6162拉格朗日方程法6163牛頓歐拉法6764逆向動力學與正向動力學72課后習題73第7章工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃7471引言7472軌跡規(guī)劃7473關節(jié)空間軌跡規(guī)劃7874工作空間軌跡規(guī)劃8475軌跡的實時生成88課后習題89第8章工業(yè)機器人動態(tài)控制9081引言9082執(zhí)行機構(gòu)和傳動機構(gòu)建模9083工業(yè)機器人的控制方式9284每個關節(jié)的PD控制9285考慮重力的PD控制9386每個關節(jié)的PID控制9487具有重力補償?shù)腜D控制9588計算力矩法控制9689工作空間的PD(PID)反饋控制97810解析加速度控制97課后習題97第9章工業(yè)機器人機電統(tǒng)一設計方法9891引言9892工業(yè)機器人的數(shù)學模型及驅(qū)動力矩密度曲線10293工業(yè)機器人的輕量化設計10794工業(yè)機器人的有限元靜態(tài)結(jié)構(gòu)計算11295工業(yè)機器人的動力學計算11396工業(yè)機器人的優(yōu)化算例114課后習題129第10章工業(yè)機器人應用技術(shù)130101引言130102工業(yè)機器人在汽車制造中的應用131103工業(yè)機器人在航空航天制造中的應用132104工業(yè)機器人制孔技術(shù)133105工業(yè)機器人裝配技術(shù)135106工業(yè)機器人加工技術(shù)137107人機協(xié)作應用技術(shù)142課后習題145參考文獻146
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