前言

　　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