【假一罚四】机器人技术基础黄俊杰，张元良，闫勇刚

21世纪是一个科技引领世界的世纪，而在广泛的科学领域，机器人的发展总是引人注目的。上到空间机器人，下至水下探险机器人，遍及工业、农业、服务业等诸多领域，随着行业间的深度融合，机器人应用范围将不断得到拓展。

机器人的研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。要大力围绕汽车、机械、国防军工等工业机器人、特种机器人，医疗健康、教育娱乐等服务机器人应用需求，积极研发新产品，促进机器人标准化、模块化发展，扩大市场应用。

青年一代，特别是在校的本科生和研究生，是实现科技强国的主力军。机器人技术的相关课程实质上是培养人才并迎接未来挑战的强有力武器。机器人技术涉及力学、机械、电子、控制技术与自动化、传感与检测等学科，是一门跨学科的综合技术，本书旨在较系统地介绍串联和并联机器人本体结构、运动及动力分析、控制以及发展趋势等基础知识，能够作为机械电子工程、机械设计制造及其自动化、测控技术与仪器、自动化控制和计算机应用等专业本科生教材，也适合这些专业研究生中的初学者使用。

全书共分九章。第1章介绍机器人的发展、分类与基本参数，结合学科和科技的发展探讨了机器人的发展趋势；第2章介绍串联、并联和移动机器人的本体结构，给出结构设计要点和常用的结构形式，并分析典型的结构原理和特点，重点分析了常用的传动机构，介绍机器人的定位、消隙等关键技术；第3章讨论机器人坐标系及其位姿在坐标系内的描述，齐次坐标及其变换，DH表示法，正向运动学和逆向运动学；第4章分析机器人的速度和速度雅克比矩阵，介绍拉格朗日方法和牛顿欧拉方法两种常用的动力学分析方法，对Stewart并联机器人进行了动力学分析；第5章讨论机器人内部和外部传感器的类型、工作原理及技术，多传感器信息融合技术及应用实例；第6章介绍机器人控制系统，包括电动机驱动的系统动力学建模，单关节位置控制、多关节位置控制，四种基于位置控制的力控制方式，力/位混合控制，神经网络PID控制和滑模变结构控制；第7章讨论在关节空间和笛卡儿空间运动的轨迹规划和轨迹生成方法，插补方式的分类、插补算法，移动机器人的全局规划方法和局部规划方法；第8章阐述机器人编程要求、编程语言系统与功能，常用编程语言，示教编程、离线编程的组成与特点；第9章结合的行业动态介绍常用机器人的类型和应用情况，以及未来发展趋势及特点。

本书是编者在积累多年的教学、科研实践的基础上编写而成的。本书由河南理工大学黄俊杰、闫勇刚、张业明、代军、李艳琴、绳飘，淮南工学院张元良、朱文亮编写，其中第1章、第3章和第8章由黄俊杰和绳飘编写，第2章、第4章和第9章由代军、李艳琴编写，第5章由闫勇刚编写，第6章由张业明编写，第7章由张元良、朱文亮编写。本书的编写得到了河南省教研教改重点项目(2017SJLX039)的资助。

机器人是一门常更常新的技术，许多问题有待进一步探讨，也有待继续发展，加上编者的水平和时间有限，本书的疏漏和不当之处在所难免，恳切希望读者不吝指正，不胜感激。

编者2018年8月

1.1.1机器人发展简史(1)

1.1.2机器人的定义(5)

1.2机器人的组成与分类(6)

1.2.1机器人的组成(6)

1.2.2机器人的分类(7)

1.3机器人的技术参数(11)

1.3.1机器人的主要技术参数(11)

1.3.2ABB IRB16006/1.2技术参数(13)

1.4机器人的发展趋势(13)

1.4.1发展趋势(13)

1.4.2发展特点和涵盖内容(14)

本章小结(15)

习题(15)

第2章机器人的本体结构(16)

2.1串联机器人的结构(16)

2.1.1机座(17)

2.1.2臂部(17)

2.1.3腕部(20)

2.1.4末端执行器(23)

2.1.5机器人的驱动与传动(28)

2.1.6传动机构的定位与消隙技术(39)

2.2并联机器人的结构(42)

2.2.1并联机构概述(42)

2.2.2并联机器人的发展(43)

2.2.3并联机器人的应用(44)

2.3移动机器人的结构(45)

2.3.1车轮式移动机构(45)

2.3.2履带式移动机构(46)

2.3.3步行机器人(46)

本章小结(47)

习题(47)

第3章机器人运动学分析(49)

3.1机器人坐标系(49)

3.1.1固定坐标系(49)

3.1.2运动坐标系(50)

3.1.3位置描述(50)

3.1.4姿态描述(50)

3.2齐次坐标及变换(50)

3.2.1齐次坐标(50)

3.2.2齐次坐标变换(51)

3.3机器人位姿描述(57)