本書面向機器人工程專業教學需求，結合電機拖動及自動控制相關內容，介紹機器人運動學和動力學控制的基礎知識，主要包括緒論、機器人運動學及動力學模型、機器人關節傳動系統、機器人關節驅動與控制、機器人軌跡規劃與控制、機器人非線性動力學控制、機器人力控制及力位柔順控制等內容，旨在使學生掌握機器人控制系統的基本原理和相關知識，形成并建立對機器人這一類特殊控制對象的系統性概念，為深入學習機器人高級智能控制奠定必要的理論基礎。 本書既可作為高等院校機器人工程專業及其他相關交叉專業本科生的教材，也可供研究生及工程技術人員參考。
房立金，男，1965年3月出生，東北大學機器人科學與工程學院教授、博士研究生導師，長期從事機器人及機電一體化系統及其控制方面的基礎理論研究、高技術攻關及應用系統開發工作。主持國家級項目4項，主持省部級項目3項：作為主要參加人員或控制系統負責人參與多項國家級科研課題研究工作。獲中科院自然科學三等獎1項（排名5）、遼寧省發明二等獎2項（排名2）、國防科技三等獎1項（排名3）、沈陽市科技進步二等獎2項（排名2），解放軍總參二等獎1項（排名9）。以第一設計人獲授權發明專利31項。發表學術論文150余篇。
第0章 緒論 1
0.1 機器人的概念及其發展歷程 1
0.2 機器人的組成與結構 4
0.3 機器人與傳統機械的關系 5
0.4 機器人的感知、驅動與控制 7
0.5 人、機器人與環境 8
第1章 機器人運動學及動力學模型 10
1.1 機器人位姿求解 10
1.2 機器人速度分析 13
1.3 機器人靜力分析 18
1.4 轉動慣量及慣性張量 20
1.5 機器人動力學建模方法 23
1.6 機械臂動力學模型 27
1.7 兩連桿平面機械臂的動力學建模 32
1.8 帶平行四邊形機構的機械臂 36
思考題與習題 42
第2章 機器人關節傳動系統 45
2.1 機器人關節傳動系統的組成與結構 46
2.2 關節傳動參數計算 48
2.3 負載 50
2.4 運動精度 53
2.5 機器人驅動電機 56
2.6 機器人關節傳感器 69
2.7 機器人關節控制系統 73
2.8 電機傳動系統的效率 74
2.9 多電機共軸驅動系統 75
2.10 并聯機構機器人 76
思考題與習題 78
第3章 機器人關節驅動與控制 80
3.1 閉環反饋控制 80
3.2 一階系統 83
3.3 二階系統 85
3.4 典型希望特性系統 88
3.5 PID控制方法 90
3.6 直流電機驅動系統的伺服控制 95
3.7 機器人單關節軌跡控制 102
3.8 前饋控制 103
3.9 考慮關節柔性的控制 104
思考題與習題 108
第4章 機器人軌跡規劃與控制 109
4.1 機械臂關節空間與笛卡兒空間的運動變換 110
4.2 機械臂通過系列路徑點的運動 112
4.3 機械臂笛卡兒空間軌跡規劃 117
4.4 機器人示教及離線編程 124
4.5 數控機床軌跡插補控制 127
4.6 機器人控制系統設計 130
4.7 基于單關節伺服的機器人軌跡控制 134
4.8 多電機共軸驅動系統的控制 137
4.9 視覺伺服 141
思考題與習題 146
第5章 機器人非線性動力學控制 147
5.1 質量-彈簧-阻尼系統的模型 147
5.2 電機系統的動力學模型 148
5.3 剛度模型 149
5.4 雙質量模型 151
5.5 基于狀態空間的控制模型 152
5.6 李雅普諾夫穩定性 158
5.7 質量-彈簧-阻尼系統的PD控制 161
5.8 基于控制律分解的控制方法 163
5.9 跟蹤系統的PD控制方法 164
5.10 干擾的抑制作用 165
5.11 非線性系統的PD控制方法 167
5.12 基于控制律分解的機器人PD控制 169
5.13 反饋線性化及逆動力學控制 172
5.14 自適應控制 174
5.15 魯棒控制 178
思考題與習題 180
第6章 機器人力控制及力位柔順控制 181
6.1 質量-彈簧-阻尼系統的力控制 181
6.2 自然約束與人工約束 184
6.3 機器人力位混合控制 187
6.4 柔性環境模型 189
6.5 柔性環境中的力控制 192
6.6 柔性環境中的力位混合控制 195
6.7 機器人阻抗/導納控制 202
6.8 實際機器人的力位柔順控制問題 206
6.9 機器學習方法與機器人動力學控制 208
思考題與習題 210
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