本书全面系统地论述了机器人开发设计的工程基础理论和知识。全书共8章，内容包括：机器人的定义、发展历史、分类、功能和构成；刚体系统的基本运动学、力学方程；机器人关节、连杆机构、D-H建模方法和运动学、动力学方程；机器人常用驱动电动机的工作原理和控制方法；机器人内部传感器、外部传感器、传感器的融合设计；机器人控制器的功能、结构、控制系统的通信；机器人操作系统的体系结构、核心概念、应用方法和典型实例；以机器人操作系统作为开发平台的协作机器人仿真模型建立、仿真开发和物理环境实验。
本书适合机器人工程专业的高年级本科生和研究生学习，同时也可作为机器人方向的研发者及工程师的参考资料。

前言
第1章 概述
1.1 机器人的定义和发展历史
1.1.1 机器人的定义
1.1.2 机器人的发展历史
1.2 机器人的分类
1.2.1 工业机器人
1.2.2 服务机器人
1.2.3 特种机器人
1.3 机器人的功能和构成
1.3.1 机器人的功能
1.3.2 机器人的构成
思考题
第2章 机器人数学基础
2.1 描述和变换
2.1.1 位置和姿态的描述
2.1.2 坐标系映射
2.1.3 平移旋转变换
2.2 线速度和角速度
2.2.1 线速度
2.2.2 角速度
2.2.3 刚体的线速度和角速度
2.3 刚体的加速度
2.3.1 线加速度
2.3.2 角加速度
2.4 平动和转动的力学方程
2.4.1 惯性张量
2.4.2 Newton方程和Euler方程
思考题
第3章 机器人的机构和运动
3.1 传动机构
3.1.1 齿轮传动
3.1.2 丝杠
3.1.3 带传动
3.1.4 连杆传动
3.1.5 减速装置
3.2 机械臂的构型
3.2.1 连杆和关节
3.2.2 关节的自由度
3.2.3 机械臂的基本结构
3.3 机器人运动学
3.3.1 正运动学
3.3.2 D-H建模实例
3.3.3 逆运动学
3.3.4 工作空间
3.4 动力学
3.4.1 Newton-Euler递推方法
3.4.2 迭代形式与封闭形式的动力学方程
3.4.3 动力学方程应用举例
思考题
第4章 机器人的驱动——电动机
4.1 概述
4.2 有刷直流电动机
4.2.1 有刷直流电动机的工作原理
4.2.2 有刷直流电动机的控制方法
4.3 步进电动机
4.3.1 步进电动机的工作原理
4.3.2 步进电动机的控制方法
4.4 永磁同步电动机
4.4.1 永磁同步电动机的工作原理
4.4.2 永磁同步电动机的控制方法
4.5 舵机
4.5.1 舵机的结构
4.5.2 舵机的工作原理
4.5.3 舵机的选型
思考题
第5章 机器人的传感器和感知
5.1 概述
5.2 传感器的分类
5.3 内部传感器
5.3.1 位置和角度测量
5.3.2 线速度和角速度测量
5.3.3 加速度和角加速度测量
5.3.4 姿态测量
5.3.5 坐标位置传感器
5.4 外部传感器
5.4.1 视觉传感器
5.4.2 触觉传感器
5.4.3 力觉传感器
5.4.4 接近觉传感器
5.4.5 距离传感器
5.4.6 听觉、味觉、嗅觉传感器
5.5 传感器融合应用示例
思考题
第6章 机器人控制器
6.1 控制器的功能
6.2 控制器的结构
6.3 运动规划
6.3.1 关节空间的轨迹规划
6.3.2 操作空间的轨迹规划
6.4 机器人编程
6.4.1 机器人编程级别
6.4.2 机器人语言的功能
6.5 控制系统中的通信
6.5.1 RS
6.5.2 USB
6.5.3 Ethernet
6.5.4 WiFi
6.5.5 蓝牙
6.5.6 IrDA
6.5.7 CAN
思考题
第7章 机器人操作系统
7.1 概述
7.1.1 为什么使用机器人操作系统
7.1.2 ROS的特点
7.1.3 ROS的版本
7.2 ROS入门
7.2.1 计算图
7.2.2 ROS的文件系统
7.2.3 ROS的开源社区
7.2.4 安装ROS
7.2.5 ROS的启动与命令工具
7.2.6 ROS实践
7.3 进一步理解ROS中的概念和机制
7.3.1 节点
7.3.2 话题
7.3.3 服务
7.3.4 动作
7.3.5 参数
7.3.6 命名
7.4 ROS的编程应用
7.4.1 构建系统
7.4.2 话题编程流程
7.4.3 服务编程流程
7.4.4 动作编程流程
思考题
第8章 机械臂应用示例
8.1 机械臂简介
8.2 机械臂建模
8.2.1 ROS中的机器人模型
8.2.2 URDF文件编写
8.2.3 AUBO机械臂模型代码解读
8.2.4 改进URDF模型
8.3 机械臂仿真
8.3.1 RViz平台
8.3.2 Moveit！架构
8.3.3 RViz+Moveit！仿真过程
8.4 机械臂运行实验
8.4.1 系统连接与搭建
8.4.2 机械臂运动控制
8.4.3 视觉抓取实现
思考题
参考文献