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| 編輯推薦： |
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本书讲解机器人设计相关知识的同时，设计的实验项目由浅入深，包含单模块化项目验证到综合性竞赛项目，从机械结构设计出发到机器人整体控制方法，能全方位多样化的为学生提供训练平台。
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| 內容簡介： |
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本书是机器人学科的通识教材。从机器人历史，基本概念出发，引出机器人的分类。涵盖了机械原理，材料科学，电子自动化等众多学科内容介绍。再转而介绍了机器人系统设计的一些优秀工具软件，以参加比赛为切入点来学习机器人的系统设计。最后介绍了常见机器人赛事和相关机器人设计思路。本书紧紧结合机器人赛事**热点，适合所有理工科背景对机器人感兴趣的学生做为入门书籍学习。
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| 關於作者： |
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张志安，主持863项目负责人1项，主持及参与国家级项目5项，省部级项目3项，横向项目30余项，年均经费150余万元
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| 目錄：
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第1章机器人概述
1.1机器人的概念及发展历史
1.1.1机器人的概念
1.1.2机器人的发展历史
1.1.3机器人三定律
1.2机器人的分类及应用
1.3机器人关键技术
1.3.1关键零部件设计
1.3.2伺服驱动控制技术
1.3.3多传感器的数据融合
1.3.4定位与导航技术
1.3.5中央控制系统
1.3.6机器人的控制方法
1.4机器人的发展趋势
1.4.1关键技术的发展
1.4.2新兴应用领域
1.4.3新技术在机器人领域的拓展
1.4.4留给未来的难题
第2章机器人结构设计基础
2.1机器人本体
2.1.1机器人运动机构
2.1.2机器人执行机构
2.2常见的传动机构
2.2.1传动机构概述
2.2.2机械传动
2.2.3传动机构设计
2.3执行器
2.3.1末端执行器概述
2.3.2手指式手爪
2.3.3吸盘式手部
2.3.4工具式手部
2.4结构件常用材料及其选择
2.4.1金属材料
2.4.2非金属材料
2.4.3复合材料
2.4.4材料选择方法
2.53D打印技术
2.5.13D打印技术的概念与起源
2.5.23D打印技术的发展与未来
2.5.33D打印技术工艺介绍
2.5.4零部件3D打印的实现
第3章机器人控制技术基础
3.1控制器的种类及功能
3.1.1常见的机器人控制器
3.1.2STM32单片机介绍
3.2常用传感器
3.2.1传感器基本分类
3.2.2内传感器
3.2.3外传感器
3.2.4多传感器信息融合
3.3驱动器及其控制技术
3.3.1驱动器的分类与选取原则
3.3.2驱动器的控制技术
3.4经典控制方法
3.5现代控制方法
3.5.1鲁棒控制
3.5.2自适应控制
3.5.3神经网络控制
3.5.4模糊逻辑控制
3.5.5机器学习
第4章机器人系统设计软件
4.1结构设计软件
4.1.1二维设计
4.1.2三维设计
4.2结构分析仿真软件
4.2.1有限元分析
4.2.2动力学仿真
4.3电路设计软件
4.3.1Altium Designer
4.3.2PADS
4.3.3Cadence Allegro
4.4电路仿真软件
4.4.1Cadence/OrCAD PSpice
4.4.2Multisim
4.4.3Electronic Workbench
4.4.4Proteus
4.5机器人系统仿真软件
4.5.1Simbad
4.5.2Webots
4.5.3MATLAB
4.6控制算法实现软件
4.6.1MDK5
4.6.2Visual Studio
4.6.3IAR
4.6.4Arduino
第5章全向移动机器人设计与实现
5.1全向移动机器人及其分类
5.1.1基于全向轮的移动机器人
5.1.2基于麦克纳姆轮的移动机器人
5.2全向移动机器人的总体方案设计
5.2.1机械结构设计
5.2.2硬件系统设计
5.2.3通信系统设计
5.3麦克纳姆轮的运动分析
5.3.1麦克纳姆轮的结构
5.3.2麦克纳姆轮的布局及运动学分析
5.4全向移动机器人的控制系统
5.4.1控制系统总体架构
5.4.2系统的功能结构
5.4.3系统主要模块工作原理
5.5全向移动机器人的应用与展望
5.5.1全向移动机器人的应用
5.5.2全向移动机器人的展望
第6章机械臂组成与控制
6.1常见机械臂
6.1.1机械臂组成
6.1.2常见机械臂介绍
6.1.3常见机械臂执行机构介绍
6.2机械臂控制方法
6.2.1气动控制
6.2.2液压控制
6.2.3电动控制
6.2.4机械式驱动
6.3机械臂的应用
第7章机甲大师机器人
7.1RoboMaster机甲大师赛
7.2机甲大师机器人兵种
7.2.1步兵机器人
7.2.2英雄机器人
7.2.3工程机器人
7.2.4哨兵机器人
7.2.5空中机器人
7.2.6飞镖系统和雷达简介
7.3步兵机器人的设计与实现
7.3.1总体方案设计
7.3.2底盘设计
7.3.3云台设计
7.3.4发射系统设计
7.3.5视觉识别系统
7.4英雄机器人
7.4.1上供弹发射机构设计方案
7.4.2下供弹发射机构设计方案
7.4.3双发射机构设计方案
7.5工程机器人
7.5.1登岛设计方案
7.5.2取矿设计方案
7.6哨兵机器人
7.6.1发射布置策略
7.6.2驱动方案
7.7空中机器人
7.8飞镖系统与雷达
7.8.1飞镖系统
7.8.2雷达
7.9结语
参考文献
附录
附录A机器人主要赛事
附录B机器人学相关学术期刊和会议
附录C机器人视觉识别系统
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| 內容試閱：
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机器人系统设计与实战主要面向机器人工程专业，采用项目驱动和赛事引导的方法将机器人技术基础的理论学习和实践训练融合起来，为培养机器人专业人才提供一个可以详尽了解机器人系统设计相关知识的通识性教材。本书讲解机器人设计相关知识的同时，设计的实验项目由浅入深，包含单模块化项目验证到综合性竞赛项目，从机械结构设计出发到机器人整体控制方法，能全方位多样化地为学生提供训练平台。更可以让学生开发自己的创意想法，能充分调动学生的学习积极性，了解自己日后从事的专业方向，从中找到自己未来的科研方向，提升学生分析问题解决问题的能力。
本书的特色之处在于对没有机器人知识基础的初学者甚是友好。学习本书内容之后，将充分了解机器人基本知识，包括机械机构设计基础、控制与传感器技术基础等方面，同时了解各个组成部分的研究方法，包括结构设计软件、电路设计软件以及系统仿真方法等。通识的认知主要是让初学者从专业的角度去认识机器人技术及其应用领域，掌握学习方法和熟悉机器人领域的关键技术。在对基础知识模块化学习的过程中，初学者利用对应的机器人实验箱进行一个个知识点的实践。引入赛事竞争的学习方式，让学生独立完成模块化的功能实践内容，培养自己的实践能力。在模块化学习完成后，掌握了基础的实践方法和调试能力，在此基础上，进行综合性的赛事实践。学生将从查阅资料、设计方案、结构设计、仿真分析、硬件调试、竞赛项目验收等一系列的工作中完成本书的学习。这个学习过程充分调动学生的积极性和创新性，整个学习过程会一直经历“遇到问题、分析问题、解决问题、总结经验”的历程，能很好地培养学生的专业兴趣和工程实践能力。
本书的基本内容包括第1章为机器人概述： 机器人的概念及发展历史、机器人的分类及应用、机器人关键技术、机器人的发展趋势。第2章为机器人结构设计基础： 机器人本体、常见的传动机构、执行器、结构件常用材料及其选择、3D打印技术。第3章为机器人控制技术基础： 控制器的种类及功能、常用传感器、驱动器及其控制技术、经典控制方法、现代控制方法。第4章为机器人系统设计软件： 结构设计软件、结构分析仿真软件、电路设计软件、电路仿真软件、机器人系统仿真软件、控制算法实现软件。第5章为全向移动机器人设计与实现： 全向移动机器人及其分类、全向移动机器人的总体方案设计、麦克纳姆轮的运动分析、全向移动机器人的控制系统、全向移动机器人的应用与展望。第6章为机械臂组成与控制： 常见机械臂、机械臂控制方法、机械臂的应用。第7章为机甲大师机器人： RoboMaster机甲大师赛、机甲大师机器人兵种、步兵机器人的设计与实现、英雄机器人、工程机器人、哨兵机器人、空中机器人、飞镖系统与雷达。附录部分介绍了机器人主要赛事，机器人学相关学术期刊和会议，以及机器人视觉识别系统。
全书由张志安拟定编写大纲，统稿编写。雷晓云负责部分章节的编写、全书的校对、各个章节内容的修整、图表处理等工作。书中所涉及的实验项目由南京机御科技有限公司负责完成，并提供实验设备支持。
限于编写者的水平，书中可能存在不专业甚至错误之处，敬请广大读者批评指正。
作者
2023年2月于南京
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