工業(yè)機器人的應(yīng)用，就是要解決工業(yè)機器人與外圍設(shè)備以及生產(chǎn)系統(tǒng)相集成的問題。為了幫助讀者了解和初步掌握這一過程，本書包括工業(yè)機器人基礎(chǔ)知識和工業(yè)機器人應(yīng)用兩部分內(nèi)容。

第1章主要介紹工業(yè)機器人的組成、技術(shù)指標(biāo)以及應(yīng)用工業(yè)機器人解決工程實際問題所面臨的基本任務(wù)。第2~5章屬于機器人基礎(chǔ)知識部分，其相關(guān)內(nèi)容是研究機器人技術(shù)和應(yīng)用工業(yè)機器人解決工程問題的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)這些內(nèi)容要求具備高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械原理、機械設(shè)計等課程的基礎(chǔ)知識。

如何控制機器人末端執(zhí)行器精確地完成裝配、焊接、碼垛、噴涂等作業(yè)？這可以通過機器人示教或者編程來精確控制工具坐標(biāo)系相對于機器人基坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)變化來實現(xiàn)。機器人的連桿一般做空間運動，為了研究空間物體運動，引入了位姿矩陣，再引入能確定物體從一個位置和姿態(tài)到達(dá)另外一個位置和姿態(tài)的剛體運動（變換）矩陣，這是第2章首先要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。由于空間物體的運動可以在不同的坐標(biāo)系中描述，需要引入坐標(biāo)系變換，這實際上是線性代數(shù)中的基變換，其本質(zhì)是矩陣運算，這些內(nèi)容也將在第2章學(xué)習(xí)。該章還闡述了剛體變換矩陣左乘和右乘對應(yīng)的剛體變換，從而為學(xué)習(xí)第3章機器人運動學(xué)方程奠定基礎(chǔ)。

機器人是由一個個構(gòu)件（連桿）通過關(guān)節(jié)連接起來而形成的一個運動鏈。在機器人的每個連桿上建立所謂的D-H坐標(biāo)系，利用D-H矩陣描述相鄰連桿之間的位置和姿態(tài)關(guān)系，之后把所有的D-H矩陣組合起來（位姿矩陣右乘），就得到機器人末端連桿相對于機器人基座的位置和姿態(tài)，這就是機器人運動學(xué)方程。這是本書第3章將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，其本質(zhì)是第2章內(nèi)容剛體變換矩陣右乘的延伸和具體應(yīng)用。利用機器人運動學(xué)方程，可以研究機器人的正向和逆向運動學(xué)問題。該章還將學(xué)習(xí)如何建立機器人末端執(zhí)行器坐標(biāo)系、機器人基坐標(biāo)系、工作臺坐標(biāo)系（世界坐標(biāo)系）和工件坐標(biāo)系之間的準(zhǔn)確關(guān)系。

第4章將學(xué)習(xí)機器人的逆向運動學(xué)問題，即在給定機器人末端執(zhí)行器位姿的前提下，如何確定機器人每個關(guān)節(jié)的運動。

機器人工作時，末端執(zhí)行器線速度和角速度與每個關(guān)節(jié)運動的關(guān)系就是機器人速度雅可比矩陣。另外，機器人末端的輸出力與機器人每個關(guān)節(jié)輸出力的關(guān)系就是力雅可比矩陣。這些內(nèi)容將在第5章學(xué)習(xí)。當(dāng)然，學(xué)習(xí)這些內(nèi)容需要掌握高等數(shù)學(xué)中的導(dǎo)數(shù)、向量叉積、反對稱矩陣以及矩陣導(dǎo)數(shù)的概念；同時，也需要掌握理論力學(xué)中的絕對運動、相對運動和牽連運動之間的關(guān)系。

工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用部分包括第6~10章。為了使工業(yè)機器人能夠完成作業(yè)任務(wù)，需要對其進行運動規(guī)劃，包括路徑規(guī)劃和運動軌跡規(guī)劃，這是第6章需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。如何讓機器人實現(xiàn)既定的軌跡，這可以通過編程來完成，因此需要學(xué)習(xí)工業(yè)機器人的編程語言，這是第7章的學(xué)習(xí)內(nèi)容，該章還介紹了市場上主流工業(yè)機器人的編程語言。

機器人要投入應(yīng)用必須有末端執(zhí)行器，即手爪，因此第8章將首先學(xué)習(xí)末端執(zhí)行器的設(shè)計方法；此外，末端執(zhí)行器的工作對象需要定位，為此需要設(shè)計工裝和夾具，這也是第8章將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。工業(yè)機器人要在現(xiàn)場得以應(yīng)用，必須與相關(guān)的外圍設(shè)備相集成，形成機器人工作站。如何配置機器人工作站，通過什么樣的技術(shù)手段能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)集成，這是第9章工業(yè)機器人系統(tǒng)集成將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。機器人的典型應(yīng)用案例將在第10章給出，作為本書相關(guān)內(nèi)容的具體應(yīng)用。

本書依托增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)，將視頻等數(shù)字資源與紙質(zhì)教材交互，為讀者和用戶帶來更豐富有效的閱讀體驗，具體使用方法參見目錄前本書配套數(shù)字交互資源使用說明。另外，教材按其主要內(nèi)容編制了各章課件，并為每章內(nèi)容附學(xué)習(xí)延伸及文獻(xiàn)導(dǎo)讀，強化內(nèi)容理解及拓展文獻(xiàn)鏈接，以及為第6章式（6-41）（p131）提供相關(guān)計算結(jié)果，均在上�？茖W(xué)技術(shù)出版社網(wǎng)站（www.sstp.cn）課件/配套資源欄目公布，歡迎讀者瀏覽、下載。

本書具體編寫分工如下： 第1~7章、第9章由上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)荊學(xué)東編寫；第8章由荊學(xué)東和上海師范大學(xué)王樂慧共同編寫；第10章由庫卡機器人(上海)有限公司于進杰、顧俊和林楊勝藍(lán)共同編寫。感謝庫卡機器人(上海)有限公司為本書提供了機器人技術(shù)參數(shù)、工程案例和部分圖片；感謝ABB(中國)有限公司上海分公司為本書提供機器人技術(shù)參數(shù)和部分圖片。

本書可以作為高等院校機器人技術(shù)相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的教材，也可為學(xué)習(xí)和掌握工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用的工程技術(shù)人員提供參考。

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