国家级“智能科学基础系列课程教学团队”机器人学课程配套教材：机器人学基础

　　代序
　　前言
　　第1章 绪论
　　1.1 机器人学的发展
　　1.1.1 机器人的由来
　　1.1.2 机器人的定义
　　1.1.3 机器人学的进展
　　1.2 机器人的特点、结构与分类
　　1.2.1 机器人的主要特点
　　1.2.2 机器人系统的结构
　　1.2.3 机器人的自由度
　　1.2.4 机器人的分类
　　1.3 机器人学与人工智能
　　1.3.1 机器人学与人工智能的关系
　　1.3.2 机器人学的研究领域
　　1.3.3 智能机器人
　　1.3.4 人工智能的争论及其对机器人学的影响
　　1.4 本书概要
　　1.5 小结
　　习题
　　第2章 数学基础
　　2.1 位置和姿态的表示
　　2.1.1 位置描述
　　2.1.2 方位描述
　　2.1.3 位姿描述
　　2.2 坐标变换
　　2.2.1 平移坐标变换
　　2.2.2 旋转坐标变换
　　2.3 齐次坐标变换
　　2.3.1 齐次变换
　　2.3.2 平移齐次坐标变换
　　2.3.3 旋转齐次坐标变换
　　2.4 物体的变换及逆变换
　　2.4.1 物体位置描述
　　2.4.2 齐次变换的逆变换
　　2.4.3 变换方程初步
　　2.5 通用旋转变换
　　2.5.1 通用旋转变换公式
　　2.5.2 等效转角与转轴
　　2.6 小结
　　习题
　　第3章 机器人运动学
　　3.1 机器人运动方程的表示
　　3.1.1 运动姿态和方向角
　　3.1.2 运动位置和坐标
　　3.1.3 连杆变换矩阵及其乘积
　　3.2 机械手运动方程的求解
　　3.2.1 欧拉变换解
　　3.2.2 滚、仰、偏变换解
　　3.2.3 球面变换解
　　3.3 PUMA560机器人运动方程
　　3.3.1 PUMA560运动分析
　　3.3.2 PUMA560动综合
　　3.4 小结
　　习题
　　第4章 机器人动力学
　　4.1 刚体动力学
　　4.1.1 刚体的动能与位能
　　4.1.2 动力学方程的两种求法
　　4.2 机械手动力学方程
　　4.2.1 速度的计算
　　4.2.2 动能和位能的计算
　　4.2.3 动力学方程的推导
　　4.3 机械手动力学方程实例
　　4.4 小结
　　习题
　　第5章 机器人控制
　　5．1 机器人的基本控制原则
　　5．1．1 基本控制原则
　　5．1．2 伺服控制系统举例
　　5．2 机器人的位置控制
　　5．2．1 直流传动系统的建模
　　5．2．2 位置控制的基本结构
　　5．2．3 单关节位置控制器
　　5．2．4 多关节位置控制器
　　5．3 机器人的力和位置混合控制
　　5．3．1 力和位置混合控制方案
　　5．3．2 力和位置混合控制系统控制规律的综合
　　5．4 机器人的智能控制
　　5．4．1 智能控制系统的分类
　　5．4．2 机器人自适应模糊控制
　　5．4．3 多指灵巧手的神经控制
　　5．5 小结
　　习题
　　第6章 机器人传感器
　　6．1 机器人传感器概述
　　6．1．1 机器人传感器的特点与分类
　　6．1．2 应用传感器时应考虑的问题
　　6．2 内传感器
　　6．2．1 位移位置传感器
　　6．2．2 速度和加速度传感器
　　6．2．3 力觉传感器
　　6．3 外传感器
　　6．3．1 触觉传感器
　　6．3．2 应力传感器
　　6．3．3 接近度传感器
　　6．3．4 其他外传感器
　　6．4 机器人视觉装置
　　6．4．1 机器人眼
　　6．4．2 视频信号数字变换器
　　6．4．3 固态视觉装置
　　6．5 小结
　　习题
　　第7章 机器人轨迹规划
　　7．1 轨迹规划应考虑的问题
　　7．2 关节轨迹的插值计算
　　7．2．1 三次多项式插值
　　7．2．2 过路径点的三次多项式插值
　　7．2．3 高阶多项式插值
　　7．2．4 用抛物线过渡的线性插值
　　7．2．5 过路径点用抛物线过渡的线性插值
　　7．3 笛卡儿路径轨迹规划
　　7．4 规划轨迹的实时生成
　　7．5 小结
　　习题
　　第8章 机器人编程
　　8．1 机器人编程要求与语言类型
　　8．1．1 对机器人编程的要求
　　8．1．2 机器人编程语言的类型
　　8．2 机器人语言系统结构和基本功能
　　8．2．1 机器人语言系统的结构
　　8．2．2 机器人编程语言的基本功能
　　8．3 常用的机器人编程语言
　　8．3．1VAL语言
　　8．3．2SIGLA语言
　　8．3．3IML语言
　　8．3．4AL语言
　　8．4 机器人的离线编程
　　8．4．1 机器人离线编程的特点和主要内容
　　8．4．2 机器人离线编程系统的结构
　　8．5 小结
　　习题
　　第9章 机器人应用
　　9．1 应用工业机器人必须考虑的因素
　　9．1．1 机器人的任务估计
　　9．1．2 应用机器人三要素
　　9．1．3 使用机器人的经验准则
　　9．1．4 采用机器人的步骤
　　9．2 机器人的应用领域
　　9．2．1 工业机器人
　　9．2．2 探索机器人
　　9．2．3 服务机器人
　　9．2．4 军事机器人
　　9．3 工业机器人应用举例
　　9．3．1 材料搬运机器人
　　9．3．2 焊接机器人
　　9．3．3 喷漆机器人
　　9．4 小结
　　习题
　　第10章 机器人学展望
　　10．1 机器人技术和市场的现状
　　10．1．1 世界机器人发展现状
　　10．1．2 国内机器人的发展现状
　　10．2 21世纪机器人技术的发展趋势
　　10．3 应用机器人引起的社会问题
　　10．4 小结
　　习题
　　参考文献

　　蔡自兴，1962年毕业于西安交通大学电机工程系。现任中南大学信息科学与工程学院教授、博士生导师、学位委员会主席。1983-1985年为美国普度大学和内华达大学访问学者，1988-1990年任中国科学院自动化研究所和北京大学信息科学中心客座研究员，1992-1993年任美国伦塞勒工业大学客座教授。2004年4-7月为俄罗斯科学院圣彼得堡信息学与自动化研究所客座研究员。2007年5-8月任丹麦技术大学客座教授。他曾被联合国工业发展组织（UNIDO）确认为联合国专家，是国际导航与运动控制科学院院士，纽约科学院院士．首届教育部高校国家级教学名师。
　　    作者曾任第八届湖南省政协副主席，全国政协第九、十届委员会委员，并任中国人工智能学会副理事长及智能机器人专业委员会主任．中国自动化学会理事、中国计算机学会模式识别与人工智能专业委员会委员、《智能系统学报》编委会副主任，《机器人》等杂志编委，国防科技大学、北京航空航天大学、北京邮电大学等校兼职教授。
　　    作者主要从事智能系统、人工智能、智能控制、智能机器人研究，是我国智能控制，人工智能、机器人学诸学科的学术带头人之一，被誉为“中国智能控制的奠基者”和“中国人工智能教学第一人”。已在国内外发表论文600余篇，出版教材和专著30多部。

　　《机器人学基础》是一部比较系统和全面的机器人学导论性著作，主要介绍机器人学的基本原理及应用。全书共10章，主要内容包括机器人学的起源与发展、机器人学的数学基础、机器人运动方程的表示与求解、机器人动力学方程、机器人的控制原则和控制方法、机器人传感器、机器人轨迹规划、机器人的程序设计、机器人的应用等。
　　《机器人学基础》适合作为高校本科生教材，也适合从事机器人学研究、开发和应用的科技人员参考。