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第一章绪论
本课程系统地介绍机器人技术基础理论知识和前沿发展方向。本章主要内容为：工业机器人的定义、特点、组成、技术参数、分类、应用领域、发展状况、研究内容。
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●1.1课程简介
简单介绍了《工业机器人技术基础》课程的主要内容和课程目标，也给出了参考书籍和学习资料方便学生可以在课后找到资料进行自学。
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●1.2机器人的由来和发展
从机器人一词的出现，到机器人的定义，讲述了机器人从古至今的发展历程。
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●1.3常见的工业机器人
机器人的应用领域十分广泛，已经深入制造业的各个领域。通过对国内外知名机器人公司的代表性机器人的介绍和应用案例分析讲述常见的工业机器人。
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●1.4特种机器人
除工业机器人之外、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，都称为特种机器人。本节通过对服务机器人、水下机器人、娱乐机器人与军用机器人等其他特种机器人的具体案例进行讲解。
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●1.5国内外机器人差距
通过对国内外机器人的对比，总结国内机器人的差距与不足，阐明“科技是第一生产力”、“落后就要挨打”的真理和“科技强国”战略重要性。
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●1.6机器人的分类与应用领域
本节主要讲述了机器人的分类，目前主要的分类方式有：按坐标形式、按可移动性、按是否具有冗余自由度、按机构原型、按驱动方式、按控制方式、按智能程度等，不同类型的机器人有着不同的特点和应用领域。
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●1.7机器人的技术参数
机器人主要有以下6个技术参数，自由度，工作范围，承载能力，最大工作速度，定位精度与重复定位精度，以及分辨率。本节对这些参数进行了详细的介绍。
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第二章机器人运动学
本章主要内容为：齐次坐标及对象物的描述、齐次变换及运算、工业机器人连杆坐标系及其齐次变换矩阵、工业机器人运动学方程及其求解。机器人运动学包括正向运动学和逆向运动学, 在设计工业机器人的过程中有着重要作用。
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●2.1齐次坐标
引入齐次坐标的概念，学习点、向量的齐次坐标描述，通过连杆位姿和手部位姿的例子进行动坐标系位姿的齐次坐标描述，介绍了对象物位姿的齐次坐标描述。
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●2.2平移与旋转变换
本节介绍了平移的齐次变换、旋转的齐次变换和平移加旋转的齐次变换，并给出对应的平移变换矩阵和旋转变换矩阵。
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●2.3左乘与右乘详解
本节重点解释了矩阵左乘与右乘的区别。凡相对于固定坐标系变换则算子左乘，相对于动定坐标系平移变换则算子右乘。
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●2.4连杆坐标系
本节介绍了连杆的参数有哪些，详细讲解了机械人连杆坐标系的建立方法和步骤，最后介绍了连杆坐标系之间的齐次变换矩阵。
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●2.5机器人正运动学
本节介绍了机器人正运动学方程的建立和求解，并以一个平面关节型机器人正向运动学方程求解过程为例进行介绍。
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●2.6正运动学-斯坦福机器人
本节以斯坦福机器人为例，介绍了对其进行正向运动学方程求解的步骤。正运动学为：已知关节变量，求末端的位置与姿态。
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●2.7机器人逆运动学
斯坦福机器人逆运动学方程求解逆运动学方程求解的注意事项。逆运动学为：已知末端的位置和姿态，求解个关节角度。
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●2.8运动学总结
对本章所学知识进行了总结。回顾了点和向量的齐次坐标描述、平移和旋转的变换矩阵、连杆坐标系的建立、运动学方程求解及逆运动学求解注意事项。
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第三章机器人动力学
机器人动力学是对机器人机构的力和运动之间关系与平衡进行研究，是所有类型机器人发展过程中不可逾越的环节，也是形成机器人终极产品性能评价指标与重要的科学依据。本章主要内容为：工业机器人速度雅可比与速度分析、工业机器人力雅可比与静力计算、工业机器人动力学分析。
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●3.1动力学简介
本章主要内容为：简单介绍了机器人技术在国外的发展状况，并与国内的发展状况进行比较。提出了机器人运动学需要解决的两个问题和主要研究内容。
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●3.2速度雅可比矩阵
本章主要内容为：通过二自由度平面机器人求解得到雅克比矩阵。利用速度雅克比矩阵解决机器人速度分析的两类问题。
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●3.3力雅可比矩阵
本章主要内容为：主要介绍了力雅克比矩阵，分析和解决机器人静力计算的两类问题。
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●3.4n自由度雅可比矩阵推导
本章主要内容为：回顾了二自由度平面机器人的雅克比矩阵推导，并对n自由度机器人进行了雅克比矩阵推导。
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●3.5拉格朗日法
本章主要内容为：主要介绍了拉格朗日法，并通过二自由度平面关节机器人建立动力学方程。由此建立了关节空间和操作空间的动力学方程。
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●3.6七轴协作机器人的动力学建模
本章主要内容为：简单介绍了市场上常见的协作机器人类型，并以七轴机器人为例进行动力学建模。
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●3.7碰撞检测
本章主要内容为：主要介绍了机器人碰撞检测的常用方法和检测原理。
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●3.8牵引示教
本章主要内容为：主要介绍了机器人的牵引示教方式。
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●3.9动力学总结
本章主要内容为：总结机器人动力学，主要包括雅克比矩阵的推导，利用拉格朗日法建立动力学建模，建立关节空间和操作空间的动力学方程。
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第四章机器人控制
机器人控制是机器人实现功能的重要内容，其重要性不言而喻。本章详细介绍了工业机器人控制的特点及分类、工业机器人位置控制、工业机器人力控制等内容，让学生们掌握机器人控制的基础原理和知识。
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●4.1机器人控制的特点与分类
本节介绍了机器人控制的功能、机器人控制的特点与分类以及机器人控制系统的软件部分和硬件部分。
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●4.2位置控制与控制规律分解
本节主要学习位置控制器模型，主要内容为：定点位置控制、轨迹跟踪的位置控制、控制规律的分解的学习，掌握分析一个独立的控制系统的分析方法。
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●4.3单关节位置控制
本节主要学习单关节位置控制的开环传递函数、闭环传递函数、位置和速度控制增益的确定等知识，了解单关节的电动驱动控制原理。
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●4.4基于直角坐标的控制
在许多应用场合，采用基于直角坐标的位置控制比关节的位置控制更为适宜。基于直角坐标的控制，就是控制机器人末端执行器沿直角坐标指定的轨迹运动，控制系统的输入是期望的直角坐标轨迹。本节主要介绍了直角坐标的位置控制的控制方案和解耦控制。
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●4.5机器人力控制
一些工业机器人在作业时，末端操作器需要与外界物体发生相接触并保持一定的压力，因此力控制的控制问题需要被考虑。这一节的主要学习内容为：学习机器人力控制的主要应用场合、力控制的约束条件与约束坐标系，力控制的基本原理，以及力位混合控制。
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●4.6机器人控制总结
本节总结了机器人控制的知识点，回顾了器人控制的特点及分类、工业机器人位置控制、工业机器人力控制等内容，构建一个完整的机器人控制的知识体系。
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第五章机器人轨迹规划
本章节主要学习：学习轨迹规划的定义、轨迹规划的过程、轨迹规划的共性问题、关节空间和直角坐标空间的轨迹规划，以及轨迹的实时生成。目的是为了学生掌握工业机器人的关节空间和操作空间的轨迹规划知识。
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●5.1轨迹规划简介
本章节主要学习：学习轨迹规划的定义、轨迹规划的过程、轨迹规划的共性问题、关节空间和直角坐标空间的轨迹规划，以及轨迹的实时生成。
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●5.2三次多项式规划
学习轨迹规划中的一种最简单的方法，三次多项式插值法。根据方程绘制位置、速度、加速度的曲线。通过几个例子掌握此方法。
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●5.3过路径点的三次多项式
针对所规划的机器人作业路径在多个点上有位姿要求的情况，需要对5.2节方法推广。介绍了三种方法求解具体路径点的速度中的wo,wf。
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●5.4抛物线
使用抛物线作业规划轨迹可以使机器人在运动时速度和加速度连续，从而避免产生冲击。本节主要介绍抛物线过度的线性插值法。
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●5.5轨迹规划总结
总结了机器人的轨迹规划方法。如：什么是轨迹规划？什么是三次多项式插值？为了满足关节运动速度的连续性，在起始点和终止点的关节速度可以简单的设定为0等等内容。
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第六章机器人的机械结构设计
工业机器人机械系统设计是工业机器人的重要章节，主要内容是工业机器人的总体设计和各核心部件的设计，并介绍基本的创新设计方法。
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●6.1总体设计
工业机器人机械系统设计，分为以下几个部分：总体设计，传动部件设计，臂部设计，腕部设计，手部设计，机身及行走机构设计。这节学习机器人的机械系统设计中的总体设计。
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●6.2传动部件设计
学习机器人机械系统设计的传动部件设计。主要包括三方面的内容：关节，传动机构，以及传动件的定位与消隙的设计。
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●6.3臂部手部腕部设计
学习机器人机械系统设计中的臂（涉及到臂部的自由度，设计的本要求，常用结构，以及运动的驱动力计算）、手（特点、分类）、腕部（涉及到设计的基本要求、自由度、分类和典型结构）设计。
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●6.4机身设计
学习机器人机械系统设计的机身设计。从机身的自由度，机身设计的基本要求，典型结构，以及，驱动力(力矩)计算等方面介绍。
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●6.5内部传感器
学习机器人的感觉系统以及机器人常见的内部传感器。分这几部分介绍：感觉系统基本组成，常用传感器的分类，以及传感器选用原则。
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●6.6外部传感器
外部传感器分为触觉传感器和视觉传感器其中触觉传感器又分为接近觉传感器，接触觉传感器，压觉传感器，滑觉传感器和力觉传感器。本节主要学习机器人的感觉系统的外部传感器的结构原理。