本书主要介绍了协作机器人的基本知识，包含了协作机器人的结构，机器人运动学、动力学，机器人视觉与控制相关内容。本书主要面向的对象是机器人领域的初学者，具备一定的线性代数理论的储备，能够进行基本的矩阵运算。为了方便读者实际操作，本书同时附上了机器人仿真所需的MATLAB代码，方便读者复现。同时，本书还增加了协作机器人开发实例，让读者更加直观地了解协作机器人的实际应用场景。希望读者能够在本书的帮助下打开机器人领域的大门。

陶波，华中科技大学机械科学与工程学院教授、博士生导师，中国机械工程学会机器人分会总干事、中国自动化学会共融机器人专业委员会秘书长等。教育部“长江学者奖励计划”、国家“万人计划”中组部首批“青年拔尖人才支持计划”、教育部“新世纪优秀人才支持计划”、全国优秀博士学位论文提名奖入选者。2013年至2014年作为访问学者在美国加州大学伯克利分校进行学术交流，长期从事智能制造与机器人技术研究，研究成果在多家企业获得应用。先后主持国家自然科学基金重大研究计划项目、重点项目，国家重点研发计划“智能机器人”重点专项等。在国内外学术期刊发表论文60余篇，参与撰写英文专著2本。获国家科学技术进步奖二等奖（排名2）、国家技术发明奖二等奖（排名4）和国家级教学成果奖一等奖（排名6)各1项，获国家发明专利授权40余项。

第1章 绪论
1.1 协作机器人概述
1.2 协作机器人与人机协作
1.3 协作机器人结构
1.3.1 协作机器人本体
1.3.2 协作机器人一体化关节
1.3.3 协作机器人力传感器
1.3.4 协作机器人视觉传感系统
1.3.5 协作机器人夹爪
1.4 协作机器人的典型应用场景
1.4.1 协作机器人抓取与装配
1.4.2 协作机器人加工
1.4.3 服务协作机器人
1.4.4 移动协作机器人
第2章 协作机器人运动学
2.1 协作机器人运动学基础
2.1.1 位置姿态与位姿的描述
2.1.2 齐次变化矩阵
2.1.3 DH参数描述法
2.2 理想机器人运动学分析
2.2.1 理想机器人正运动学
2.2.2 理想机器人逆运动学
2.2.3 理想机器人速度雅可比矩阵
2.2.4 运动学正解MATLAB程序
2.2.5 运动学逆解MATLAB程序
2.2.6 雅可比矩阵MATLAB程序
2.3 协作机器人运动学分析
2.3.1 协作机器人运动学正解
2.3.2 UR机器人运动学逆解
2.3.3 UR协作机器人MATLAB程序
第3章 协作机器人动力学
3.1 拉格朗日法动力学建模
3.2 牛顿-欧拉法动力学建模
3.2.1 无摩擦条件下的机器人动力学模型
3.2.2 摩擦力条件下的机器人动力学模型
3.2.3 机器人动力学MATLAB程序
第4章 协作机器人运动规划
4.1 协作机器人路径规划
4.1.1 方法一：关节空间差值规划方法
4.1.2 方法二：笛卡儿空间差值规划方法
4.2 协作机器人轨迹规划
4.2.1 方法一：关节空间轨迹规划方法
4.2.2 方法二：笛卡儿空间轨迹规划方法
4.2.3 关节轨迹规划MATLAB程序
4.2.4 笛卡儿空间轨迹规划MATLAB程序
4.3 基于控制的轨迹规划
4.3.1 基于运动学模型的轨迹规划
4.3.2 基于动力学模型的轨迹规划
4.3.3 基于控制的轨迹规划MATLAB程序
第5章 协作机器人运动控制
5.1 基于运动学模型的机器人控制
5.1.1 基于运动学模型的前馈控制
5.1.2 基于运动学模型的反馈控制
5.1.3 基于运动学模型的前馈-反馈控制
5.1.4 机器人运动学控制MATLAB程序
5.2 基于动力学模型的机器人控制
5.2.1 基于动力学模型的前馈控制
5.2.2 基于动力学模型的反馈控制
5.2.3 基于动力学模型的前馈-反馈控制
5.2.4 机器人动力学控制MATLAB程序
第6章 协作机器人力控制
6.1 协作机器人力控制算法
6.1.1 基于运动学模型的力控制方法
6.1.2 基于动力学模型的力控制方法
6.1.3 机器人运动学力控制MATLAB程序
6.1.4 机器人动力学力控制MATLAB程序
6.2 协作机器人力-位混合控制算法
6.2.1 基于运动学模型的力-位混合控制算法
6.2.2 基于动力学模型的力-位混合控制算法
6.2.3 机器人动力学力控制MATLAB程序
6.2.4 机器人动力学力-位混合控制MATLAB程序
6.3 协作机器人阻抗/导纳控制
6.3.1 机器人导纳控制
6.3.2 机器人阻抗控制
6.3.3 机器人动力学阻抗控制MATLAB程序
第7章 协作机器人视觉控制技术
7.1 协作机器人视觉采集
7.1.1 双目视觉系统视觉采集
7.1.2 双目视觉采集MATLAB程序
7.2 协作机器人的手眼关系
7.2.1 眼在手外标定方法
7.2.2 眼在手上标定方法
7.2.3 眼在手上机器人标定MATLAB程序
7.3 协作机器人视觉抓取
7.3.1 机器人视觉抓取流程
7.3.2 机器人视觉抓取MATLAB程序
第8章 多协作机器人协同控制技术
8.1 多机器人相对位置协同标定
8.2 多机器人位置协同控制
8.2.1 多机器人集中式控制
8.2.2 集群机器人链式分布式控制
8.2.3 集群机器人环式分布式控制
8.2.4 多机器人协同控制MATLAB程序
8.3 多机器人力交互协同控制
8.3.1 多机器人力交互协同控制方法
8.3.2 多机器人力交互协同控制MATLAB程序
第9章 协作机器人ROS操作系统
9.1 机器人操作系统ROS的组成
9.2 机器人操作系统ROS编程基础
9.2.1 ROS工作空间的建立
9.2.2 编写ROS发布器
9.2.3 编写ROS订阅器
9.3 基于ROS的协作机器人操作
9.3.1 机器人正运动学
9.3.2 机器人逆运动学
9.3.3 机器人常用的运动指令
第10章 协作机器人开发案例
10.1 基于协作机器人的人机协同装配
10.1.1 人机协作模式的定义
10.1.2 模式切换条件
10.1.3 切换系统稳定性分析
10.1.4 实验案例
10.2 双臂协作的机器人自主穿刺
10.2.1 机器人标定模型
10.2.2 自标定方程组的解析解
10.2.3 自标定方程的迭代解
10.2.4 体外模拟自主穿刺实验
参考文献