前言
一、 为什么要写本书

机器人工程是国家新设立的本科专业，机器人产业在国家科技发展中具有重要战略地位。根据不同高校的机器人工程专业人才培养方案，研究型高校与应用型高校在培养学生的目标上是有所区别的。根据研究型高校学生培养的目标，结合全国新工科机器人联盟对机器人工程专业的建设方案要求，为加强研究型本科教材的建设，特编写了这本机器人系统设计及其应用技术教材。

机器人学是一门综合性学科，包括机械系统、电气系统、控制系统和软件系统4方面的知识。本书注重内容的实用性和可读性，将理论知识与动手实践有效结合，强调创新性和趣味性，以机械系统、电气系统、控制系统与软件系统为主线，以具体的机器人系统为纽带，对相关知识按照由浅入深、循序渐进的方式划分层次，环环相扣，前后呼应，并将其贯穿于整个理论教学和实践过程。

本书紧扣机器人专业设计人才培养需求，采用循序渐进的叙述方式，深入浅出地论述了机器人技术的热点问题、关键技术、应用实例、解决方案和发展前沿； 此外，本书还分享了大量真实机器人系统，并附有程序源代码及详细的注解，使读者能够理解并掌握机器人系统的基本概念和基本分析设计方法，并具备对机器人系统进行分析和设计的能力。

二、 内容特色

与同类书籍相比，本书有如下特色。 

 系统全面。内容涵盖机器人系统的多方面知识、完整设计体系，对机器人系统的机构设计开发软件SolidWorks、数学建模、电气硬件、控制、软件等知识进行介绍。

 易教易学。在系统阐述理论的同时，注重内容的实用性和可读性，减少理论公式的繁杂数学推导，为公式赋予明确的物理含义，便于理解和运用。

 前后衔接。强调知识内容和分析方法的前后连贯性，并妥善处理好与前期课程和后续课程的衔接关系。

 认知规律。从认识和理解的规律编排内容，将数学工具工程化，将抽象问题形象化，将复杂问题简单化，将零散问题系统化，并打上作者理解的“标签”。


 层次分明。以机械系统、电气系统、控制系统与软件系统为主线，以具体的机器人系统为纽带，对各知识层次以由浅入深、循序渐进的方式进行划分，环环相扣，前后呼应。

 实验教程。提供配套实验教程的电子版文件，包含8个基础实例和1个综合实例，同时提供实验工程文件、实验软件代码、教学课件、教学大纲等。

配套资源

 程序代码、实验教程等资源： 扫描目录上方的二维码下载。

 教学课件、教学大纲、思维导图等资源： 到清华大学出版社官方网站本书页面下载，或者扫描封底的“书圈”二维码在公众号下载。

 微课视频： 扫描书中相应章节中的二维码在线学习。

注： 请先扫描封底刮刮卡中的文泉云盘防盗码进行绑定后再获取配套资源。

三、 读者对象

 对机器人技术感兴趣的读者。

 机械工程、机器人工程、电子信息工程、电气工程、自动化、计算机科学与技术相关专业的本科生、研究生。

 相关工程技术人员。

四、 致谢

感谢清华大学张和明教授和北京大学谢广明教授对本书的支持，感谢他们给本书提供的科研资料。感谢数字化学习技术集成与应用教育部工程研究中心对本书提供的资源和支持。

本书入选“煤炭高等教育‘十四五’规划教材”。

限于编者的水平和经验，加之时间比较仓促，疏漏或者错误之处在所难免，敬请读者批评指正。


编者
2024年9月于北京