本书主要内容包括绪论、机器人仿真工具基础、机器人学的数学基础、机器人正向运动学分析、机器人逆向运动学分析、机器人速度分析、机器人静力学分析、机器人动力学分析、机器人轨迹规划、机器人控制、机器人力的控制、机器人先进控制、基于视觉的机器人控制、机器人高级应用、空间机器人。本书在机器人学理论的内容中，加入了先进的仿真内容，由浅入深，使读者从繁重的公式计算中脱离出来，便于读者学懂弄通；本书还给出了典型多自由度机器人的公式推导结果，如SCARA机器人、斯坦福机械手、PUMA560、ABB机器人等，便于读者在实际应用时参考；本书后半部分对机器人视觉、双臂机器人、人形机器人、机器人增材制造、空间机器人进行了分析和讲解，便于读者在相关前沿领域开发应用时参考。

前言
第1章 绪论
1.1 机器人与机器人学
1.2 机器人的分类
1.3 工业机器人的组成
1.4 机器人基本参数和性能指标
1.5 机器人的发展趋势
1.6 小结
第2章 机器人仿真工具基础
2.1 数学建模仿真工具基础
2.1.1 MATLAB软件介绍
2.1.2 Simulink仿真工具箱简介
2.2 多体系统建模仿真工具基础
2.2.1 ADAMS软件介绍
2.2.2 单连杆机器人建模仿真案例
2.3 二连杆机器人建模
2.3.1 问题描述
2.3.2 创建载荷
2.3.3 创建系统状态变量
2.3.4 创建输出/输入对象
2.3.5 创建转矩
2.3.6 导出控制对象
2.4 拟人臂机器人建模
2.4.1 问题描述
2.4.2 最终模型
2.4.3 创建系统状态变量和输入/输出对象
2.4.4 导出控制对象
2.5 球坐标机器人（RRP）建模
2.5.1 问题描述
2.5.2 最终模型
2.5.3 创建系统状态变量和输入/输出对象
2.5.4 创建关节驱动
2.5.5 导出控制对象
2.6 二连杆机器人刚柔耦合建模
2.6.1 问题描述
2.6.2 刚柔杆的替换方法
第3章 机器人学的数学基础
3.1 空间基本概念描述
3.1.1 点的空间描述
3.1.2 矢量的空间描述
3.1.3 刚体运动及刚体变换
3.2 刚体位姿的空间描述
3.2.1 刚体位置的空间描述
3.2.2 刚体姿态的空间描述——旋转矩阵
3.3 齐次坐标变换——刚体运动变换矩阵
3.4 刚体姿态的其他描述方法
3.4.1 RPY角
3.4.2 欧拉角
3.4.3 四元数
3.5 相对于参考系的坐标变换
3.5.1 相对于参考系的平移变换
3.5.2 相对于参考系的旋转变换
3.5.3 相对于参考系的复合变换
3.6 相对于本地坐标系的变换
3.7 旋转矩阵的指数坐标形式
3.8 刚体变换矩阵的指数坐标形式
第4章 机器人正向运动学分析
4.1 标准D-H法
4.2 修正的D-H法
4.3 机器人正向运动学的指数积公式
第5章 机器人逆向运动学分析
5.1 几何法
5.2 直接代数法
5.3 串联机器人逆向运动学通用解法
第6章 机器人速度分析
6.1 微分运动与雅可比矩阵
6.2 斜对称矩阵
6.3 角速度及角速度叠加原理
6.4 线速度叠加原理
6.5 完整雅可比矩阵计算
6.6 刚体的空间速度与物体速度
6.7 基于指数积公式的雅可比矩阵推导
6.8 雅可比矩阵的逆与奇异性
6.9 雅可比矩阵的伪逆
6.10 雅可比矩阵与灵巧度
第7章 机器人静力学分析
7.1 连杆的受力和平衡分析
7.2 力雅可比矩阵
7.3 二连杆机器人静力学建模
7.3.1 初始位姿调整
7.3.2 施加负载和转矩
7.3.3 仿真设置及结果
第8章 机器人动力学分析
8.1 拉格朗日法
8.2 单连杆机械人动力学分析
8.3 二连杆机器人动力学分析
8.4 单连杆机器人动力学仿真
8.4.1 问题描述
8.4.2 创建系统变量和输入对象
8.4.3 修正关节转矩变量表达式
8.5 基于递归牛顿-欧拉法的动力学方程
8.5.1 刚体的线加速度和角加速度
8.5.2 惯性张量
8.5.3 速度和加速度的外推
8.5.4 关节力矩的内推
8.5.5 基于牛顿-欧拉法的二连杆机械臂动力学仿真分析
第9章 机器人轨迹规划
9.1 轨迹规划基本原理
9.2 关节空间轨迹规划
9.2.1 三次多项式插值
9.2.2 五次多项式插值
9.2.3 带抛物线过渡线性插值
9.3 直角坐标空间轨迹规划
9.4 考虑姿态的直角坐标空间轨迹规划
第10章 机器人控制
10.1 关节独立PD控制
10.2 单连杆PD控制仿真
10.3 带重力补偿的单连杆PD控制
10.4 二连杆PD控制仿真
10.5 拟人臂机械手PD控制仿真
10.6 基于逆向动力学模型的控制
10.6.1 非线性模型的反馈线性化
10.6.2 模型线性化+闭环反馈控制
10.7 基于逆向动力学模型的机器人控制仿真
第11章 机器人力的控制
11.1 机器人被动柔顺控制
11.2 机器人主动柔顺控制
11.3 机器人阻抗控制
11.3.1 机器人关节空间阻抗控制
11.3.2 机器人直角坐标空间阻抗控制
11.4 机器人主动刚度控制
11.5 力位置混合控制
11.6 二连杆机器人关节空间阻抗控制仿真
11.7 二连杆机器人直角坐标空间阻抗控制仿真
11.8 二连杆机器人主动刚度控制仿真
11.9 二连杆机器人力位置混合控制仿真
第12章 机器人先进控制
12.1 李雅普诺夫稳定性判据
12.2 机器人自适应控制
12.2.1 机器人名义模型建立
12.2.2 不确定部分的RBF神经网络逼近
12.2.3 控制器设计与分析
12.2.4 二连杆机械臂RBF神经网络的自适应控制仿真
12.3 机器人滑模变结构控制
12.3.1 机器人滑模控制的基本原理
12.3.2 基于名义模型的二连杆机器人滑模控制率设计
12.3.3 二连杆机械臂滑模控制仿