机器人的定义与体系，机器人的科学问题与核心关键技术，机器人的典型应用。第一部分主要介绍了机器人学的起源与发展、机器人的定义与分类、机器人学的主要研究领域和重要意义；第二部分详细讲解了机器人学领域的主要科学问题和关键技术，包括机构与驱动、运动学与动力学、传感器与视觉、运动规划与控制、典型的控制算法等

前言 机器人是多学科交叉与融合的结晶，是新型材料、仿生技术、传感器技术、机械电子技术、自动化控制技术、计算机技术、人工智能与互联网技术等多领域、多学科交叉融合的综合性高科技技术，被认为是对未来国家智能制造、社会发展与民生服务、国防安全等领域发展具有重要意义的前沿战略性高技术之一。 机器人作为一类智能机器，具有感知、决策、交互与执行等功能与特性，逐步从大学、实验室走向实际应用和产业化； 伴随着工业化革命对生产效率、产品质量、劳动力短缺等迫切需求，随着机器人在工业、科教、医疗、养老、安全、社会等应用领域的不断拓展和深入，机器人已成为人类现代社会中不可或缺的重要伙伴和助手，在过去60多年的研究、开发、制造和应用机器人的过程中，一门新的学科——“机器人学”正在应运而生，机器人学是一门关于机器人理论、技术与系统的学说，是机器人产业和技术发展的基石。 本书作为清华大学出版社机器人系列丛书的导论，是一本关于机器人学概述与入门的图书，本书是该系列丛书的基础，旨在引领读者踏进机器人学的大门，培养对机器人的兴趣，了解机器人的基础知识，推动机器人的应用开发。其中关于机器人的介绍涵盖范围广泛，但限于篇幅不能详细展开，部分内容在系列丛书的其他书目中将有详细讲述。 本书是一部较为系统的机器人学引导性教材，涉及机器人学的概况、发展历史、运动学与动力学、传感器、规划与人机交互、典型控制算法、典型应用等内容。真诚希望本书能为机器人领域的读者和相关人员提供一个系统的总体概况介绍，为其后续的深入学习和研究奠定坚实的理论基础。本书可作为本科生及研究生的基础课程教材，也可作为机器人学领域研究人员以及工程师的参考资料。 本书内容主要由三部分组成。 第一部分介绍机器人的定义与体系，包含第1章绪论，介绍机器人学的起源与发展、机器人的定义与分类、机器人学的主要研究领域、应用环境和重要意义。 第二部分主要介绍机器人的科学问题与核心关键技术，包含第2~6章，详细讲解机器人学领域的主要科学问题和关键技术，包括机构与驱动、运动学与动力学、传感器与视觉、规划与人机交互、典型的控制算法等。其中，第2章机器人结构与驱动，对机器人的机构与驱动进行系统的介绍，通过学习，掌握机器人机构的基本特征、分类方式等知识，帮助读者构建对机器人建模的基本框架。第3章机器人运动学与动力学，介绍机器人位姿的描述和齐次坐标的表示，是运动学分析的数学基础，然后讲述机器人运动学的正逆问题，重点介绍DH方法建立机器人运动学过程，并介绍机器人的静态特性与动态特性。第4章机器人传感器与视觉，重点介绍机器人传感器的原理、分类，重点介绍典型的内部、外部传感器及其特点，图像处理、视觉技术和多传感器信息融合方法等内容。第5章机器人规划与人机交互，主要介绍机器人的任务规划、运动规划、路径规划和人机交互等方面知识，包含机器人任务规划的作用、规划系统的任务与方法，图形搜索、人工势场等典型的机器人运动规划方法，关节空间和工作空间中机器人运动规划和轨迹生成方法，典型的人与机器人之间的交互方式。第6章机器人典型控制算法，面向人工智能技术正在越来越多地用于机器人的控制，重点介绍PID控制方法、自适应模糊控制算法、遗传算法、神经网络算法、自学习/深度学习算法等基础知识及其在机器人控制中的典型应用，并对机器人的遥操作与人机交互算法进行简要介绍。 第三部分介绍机器人的典型应用，包含第7章机器人的典型应用。通过丰富的案例介绍智能机器人在各领域的典型应用，涵盖工业机器人、服务机器人和特种机器人的关键核心技术、前沿科技以及典型的应用案例。 本书的第1章、第2章由侯涛刚博士参与编写，第3章由孙文成、聂磊参与编写，第4章由谢先武、张强参与编写，第5章由房增亮、邹遇、任帆参与编写，第6章由刘文勇老师参与编写，第7章由刘辉、江山、陈超勇参与编写，在此对他们的帮助表示衷心的感谢。 本书得到科技部高技术发展研究中心刘进长研究员，我国的机器人领域专家张钹、王天然、蔡鹤皋、封锡盛、熊有伦、丁汉、王耀南、蔡自兴、李泽湘、赵杰、谭民、黄田、黄强、孙立宁、王耀南、于海斌、乔红、王树新、刘成良、韩建达、金亚萍、孙富春、曲道奎、徐方、许礼进、刘景泰、侯增广、熊蔡华、方勇纯、段星光、陈殿生、熊蓉、欧勇盛、王伟等同行提供的帮助与建议，在此，编者表示深深的敬意。 在本书的编写过程中，参考了国内外出版的大量书籍和论文，编者对相关国内外机器人学专著、教材和有关论文的作者深表感谢。 机器人学是一门复杂的交叉综合性学科，涉及专业知识范围广，由于编者水平有限，书中难免有不足和错误之处，恳请读者批评指正。 陶永王田苗 2020年12月于北京航空航天大学新主楼

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