前言

随着 “工业 4.0” 时代的来临，以机器人、智能制造替代部分人工已成为时代趋势。机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务的装置，它是机器人的心脏，决定了机器人性能的优劣。目前，由于人工智能、计算机科学、传感器技术及其他相关学科的长足进步，使得机器人技术的研究在高水平上进行，同时也对机器人控制器的性能提出更高的要求，对于不同类型的机器人，如双足步行机器人与关节型工业机器人，控制系统的综合方法有较大差别，控制器的设计方案也不一样。

传统的机器人控制领域的图书大多侧重于对机器人控制理论知识的介绍和研究，对读者而言比较抽象。这些知识难以培养学生的动手能力，难以取得良好的实践教学效果。本书注重理论与应用的结合，力求使读者能够尽快掌握机器人控制技术，了解机器人控制领域一些比较主流的研究方向。本书将机器人控制的理论和应用相结合，一方面概要地介绍了机器人控制的理论，另一方面着力于介绍机器人控制方法的应用实例。

本书大部分内容以各种机械臂为被控对象，书中介绍的控制方法大多选自作者近几年发表在国际高水平杂志和会议中的论文，是近几年机器人控制领域比较先进或者主流的控制方法。书中还有一些控制方法选自机器人控制领域相关书籍中的典型方法，并在不同程度上对这些方法进行了改进和补充。在具体应用场景中，通过对不同控制器设计方法详细的理论阐述和仿真/实验结果分析，使抽象难懂的控制理论易于理解和掌握，方便感兴趣的读者进行更深入的研究。

全书内容分为三篇。第一篇介绍机器人学相关基础理论知识，包括机器人运动学、机器人动力学、机器人轨迹规划等，这些知识是后续机器人控制器设计、机器人动力学和运动学建模的基础。第二篇介绍机器人控制方法，如自适应控制、神经网络控制、变结构控制、滑模控制等。针对常用的一些控制方法，书中都有详细的理论介绍，对于其他控制方法，书中也有简单的概述。对于每种控制方法，以作者相关科研成果为基础，都给出了具体的控制器设计实例和仿真结果。第三篇结合作者在机器人控制领域的最新研究成果，阐述机器人控制技术在人机交互方面的典型应用。例如人机交互、遥操作技术、机器人示教等，这些都用到了机器人控制技术，或者说在某种程度上，它们都是以机器人控制技术为基础进行的。另外，书中介绍的一些具体实例大都是基于不同的应用场景，对此，书中也有一些简单的背景概述，对此应用场景感兴趣或者想要进行更深入了解的读者可以参考相关领域更专业、更全面的书籍资料。

本书是在总结作者多年科研成果的基础上撰写而成，不但可作为高校机器人控制相关专业高年级本科生、硕士生或者博士生，以及高校教师的教材或辅导材料，同时也可作为机器人研发人员和相关工程技术人员的参考书。本书第一篇和第二篇理论部分的内容适用于本科生进行理论学习，第二篇中针对每种控制方法介绍的具体应用实例和第三篇的内容可作为研究生及其他科研人员进行科研或者实际应用的参考。

感谢在本书编写过程中，牺牲宝贵时间协助我们完成这本书的实验室的学生，感谢他们对书稿提出的宝贵意见。其中，彭光柱博士参与了本书8.5节、9.4节和9.5节内容的编写，研究生黎伟豪、吴怀伟、徐艳宾、王行健、许扬分别参与了9.7节、11.1节、11.2节、11.7节和13.2节内容的编写工作。 

本书参考了国内外学者的大量论文和专著，由于篇幅有限，书中未能详尽列出，谨在此表示衷心感谢。

由于作者水平有限，书中难免存在错误和不妥之处，敬请读者给予批评指正。