總序近年來(lái)，智能制造 共融機(jī)器人特別引人矚目，呈現(xiàn)出萬(wàn)物感知、萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智能的時(shí)代特征。智能制造與共融機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將成為優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，也是中國(guó)制造2049創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的巨大引擎。值得注意的是，智能汽車與無(wú)人機(jī)、水下機(jī)器人等一起所形成的規(guī)模宏大的共融機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，將是今后30年各國(guó)爭(zhēng)奪的戰(zhàn)略高地，并將對(duì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步、戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)產(chǎn)生重大影響。與之相關(guān)的制造科學(xué)和機(jī)器人學(xué)屬于綜合性學(xué)科，是聯(lián)系和涵蓋物質(zhì)科學(xué)、信息科學(xué)、生命科學(xué)的大科學(xué)。與其他工程科學(xué)、技術(shù)科學(xué)一樣，制造科學(xué)、機(jī)器人學(xué)也是將認(rèn)識(shí)世界和改造世界融合為一體的大科學(xué)。20世紀(jì)中葉，Cybernetics與Engineering Cybernetics等專著的發(fā)表開(kāi)創(chuàng)了工程科學(xué)的新紀(jì)元。21世紀(jì)以來(lái)，制造科學(xué)、機(jī)器人學(xué)和人工智能等領(lǐng)域異�；钴S，影響深遠(yuǎn)，是智能制造 共融機(jī)器人原始創(chuàng)新的源泉。華中科技大學(xué)出版社緊跟時(shí)代潮流，瞄準(zhǔn)智能制造和機(jī)器人的科技前沿，組織策劃了本套智能制造與機(jī)器人理論及技術(shù)研究叢書(shū)。叢書(shū)涉及的內(nèi)容十分廣泛。熱烈歡迎各位專家從不同的視野、不同的角度、不同的領(lǐng)域著書(shū)立說(shuō)。選題要點(diǎn)包括但不限于：智能制造的各個(gè)環(huán)節(jié)，如研究、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、加工、成形和裝配等；智能制造的各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，如智能控制、智能感知、智能裝備、智能系統(tǒng)、智能物流和智能自動(dòng)化等；各類機(jī)器人，如工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、機(jī)器人、海陸空機(jī)器人、仿生/類生/擬人機(jī)器人、軟體機(jī)器人和微納機(jī)器人等的發(fā)展和應(yīng)用；與機(jī)器人學(xué)有關(guān)的機(jī)構(gòu)學(xué)與力學(xué)、機(jī)動(dòng)性與操作性、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與運(yùn)動(dòng)控制、智能駕駛與智能網(wǎng)聯(lián)、人機(jī)交互與人機(jī)共融等；人工智能、認(rèn)知科學(xué)、大數(shù)據(jù)、云制造、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等。本套叢書(shū)將成為有關(guān)領(lǐng)域?qū)＜�、學(xué)者學(xué)術(shù)交流與合作的平臺(tái)，青年科學(xué)家茁壯成長(zhǎng)的園地，科學(xué)家展示研究成果的國(guó)際舞臺(tái)。華中科技大學(xué)出版社將與施普林格(Springer)出版集團(tuán)等國(guó)際學(xué)術(shù)出版機(jī)構(gòu)一起，針對(duì)本套叢書(shū)進(jìn)行全球聯(lián)合出版發(fā)行，同時(shí)該社也與有關(guān)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議、國(guó)際學(xué)術(shù)期刊建立了密切聯(lián)系，為提升本套叢書(shū)的學(xué)術(shù)水平和實(shí)用價(jià)值，擴(kuò)大叢書(shū)的國(guó)際影響營(yíng)造了良好的學(xué)術(shù)生態(tài)環(huán)境。近年來(lái)，高校師生、各領(lǐng)域?qū)＜液涂萍脊ぷ髡叩雀鹘缛耸繉?duì)智能制造和機(jī)器人的熱情與日俱增。這套叢書(shū)將成為有關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者、高校師生與工程技術(shù)人員之間的紐帶，增強(qiáng)作者與讀者之間的聯(lián)系，加快發(fā)現(xiàn)知識(shí)、傳授知識(shí)、增長(zhǎng)知識(shí)和更新知識(shí)的進(jìn)程，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展做出貢獻(xiàn)。*后，衷心感謝為本套叢書(shū)做出貢獻(xiàn)的作者和讀者，感謝他們?yōu)閯?chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展增添正能量、聚集正能量、發(fā)揮正能量。感謝華中科技大學(xué)出版社相關(guān)人員在組織、策劃過(guò)程中的辛勤勞動(dòng)。華中科技大學(xué)教授中國(guó)科學(xué)院院士2017年9月現(xiàn)代機(jī)器人系統(tǒng)仿真前言機(jī)器人系統(tǒng)仿真一直是機(jī)器人理論、技術(shù)及應(yīng)用研究的重要及基礎(chǔ)性內(nèi)容之一。隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域及環(huán)境的拓展，機(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)從經(jīng)典的制造環(huán)境下機(jī)器人系統(tǒng)向更多類別的現(xiàn)代機(jī)器人系統(tǒng)發(fā)展。從結(jié)構(gòu)剛度這一物理屬性出發(fā)，現(xiàn)有機(jī)器人系統(tǒng)一般可分為剛體機(jī)器人系統(tǒng)、軟體機(jī)器人系統(tǒng)及剛軟混雜機(jī)器人系統(tǒng)三類。上述三類機(jī)器人系統(tǒng)因其物理屬性的不同，在數(shù)學(xué)描述及建模方法方面存在明顯差異，因此需要建立相應(yīng)的仿真方法及平臺(tái)。圍繞現(xiàn)代機(jī)器人系統(tǒng)的仿真，本書(shū)按照理論及方法建立功能模塊及平臺(tái)實(shí)現(xiàn)典型案例演示的思路，系統(tǒng)介紹了剛體機(jī)器人系統(tǒng)、軟體機(jī)器人系統(tǒng)及剛軟混雜機(jī)器人系統(tǒng)的仿真方法。本書(shū)第1章主要介紹現(xiàn)代機(jī)器人系統(tǒng)仿真的基本概念，包含機(jī)器人系統(tǒng)仿真的基本目標(biāo)、常見(jiàn)的機(jī)器人仿真工具與仿真平臺(tái)以及三類機(jī)器人系統(tǒng)仿真任務(wù)。第2章系統(tǒng)介紹了剛體機(jī)器人系統(tǒng)的仿真方法，重點(diǎn)介紹了如何基于經(jīng)典剛體理論實(shí)現(xiàn)模型創(chuàng)建、運(yùn)動(dòng)學(xué)求解、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制等基本仿真功能。第3章介紹了剛軟混雜機(jī)器人系統(tǒng)仿真方法，重點(diǎn)介紹了如何在前述剛體機(jī)器人仿真平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)剛軟混雜機(jī)器人系統(tǒng)仿真，包含系統(tǒng)中軟體對(duì)象的建模方法、形態(tài)描述和主動(dòng)的驅(qū)動(dòng)激勵(lì)仿真。第4章介紹了軟體機(jī)器人系統(tǒng)的仿真方法，重點(diǎn)介紹了一種基于有限元的軟體機(jī)器人仿真方法，并給出了一種純氣動(dòng)軟體機(jī)器人的仿真方法。第5章以著者前期項(xiàng)目研究中的若干典型機(jī)器人系統(tǒng)為例，詳細(xì)展示了如何基于現(xiàn)有機(jī)器人操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多類現(xiàn)代機(jī)器人系統(tǒng)仿真的方法和平臺(tái)設(shè)計(jì)、功能開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)測(cè)試。在介紹現(xiàn)代機(jī)器人系統(tǒng)仿真時(shí)，上述各章節(jié)重點(diǎn)突出了對(duì)機(jī)器人操作仿真方法的介紹。機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域及環(huán)境仍然在深入發(fā)展及快速拓展之中，因此本書(shū)雖致力于通過(guò)上述內(nèi)容來(lái)全面及系統(tǒng)地展示現(xiàn)代機(jī)器人系統(tǒng)仿真的內(nèi)涵，但仍然難以做到涵蓋所有的應(yīng)用類別。相信在面對(duì)新的機(jī)器人仿真問(wèn)題時(shí)，讀者能夠在掌握上述三大類別機(jī)器人系統(tǒng)仿真的基本思想和基本方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析仿真目標(biāo)、分解仿真任務(wù)，建立自己的機(jī)器人系統(tǒng)仿真方法和平臺(tái)。另外，軟體機(jī)器人系統(tǒng)的仿真仍然是一個(gè)有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域，在如何實(shí)現(xiàn)高保真、高效率的軟體機(jī)器人系統(tǒng)仿真和如何建立適用于不同激勵(lì)驅(qū)動(dòng)與控制的仿真引擎等方面仍需深入研究。希望本書(shū)能夠推動(dòng)同行在上述方向上堅(jiān)持不懈地開(kāi)展研究和探索，這也是著者總結(jié)研究團(tuán)隊(duì)前期研究及應(yīng)用積累，撰寫這本專著的初衷之一。本書(shū)集中了著者及其科研團(tuán)隊(duì)歷年來(lái)在機(jī)器人系統(tǒng)仿真方面取得的系列研究及應(yīng)用成果，凝聚了團(tuán)隊(duì)的集體努力和智慧。本書(shū)的成果得到了多個(gè)項(xiàng)目的支持，包括國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（61773365）、國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金項(xiàng)目（U2013205）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃政府間國(guó)際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)專項(xiàng)（2016YFE0128000）、國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（51305436）、廣東省重大科技專項(xiàng)項(xiàng)目（2014B090919002）、廣東省自然科學(xué)基金杰出青年項(xiàng)目（2015A030306020）、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)優(yōu)秀會(huì)員項(xiàng)目（Y201968）、深圳市海外高層次人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（KQCX20130628112914284）、深圳市基礎(chǔ)研究學(xué)科布局項(xiàng)目（JCYJ20170413162458312）。著者科研團(tuán)隊(duì)的鄧豪、陳君、錢偉、侯文國(guó)、張茜卓參與了本書(shū)的撰寫工作，其中鄧豪為本書(shū)的統(tǒng)稿及校核做了大量的工作。 除上述人員外，翁少葵、甘陽(yáng)洲、郭楊超、李煌、王小軍、張雪在著者指導(dǎo)下參與了與本書(shū)內(nèi)容相關(guān)的項(xiàng)目或論文研究工作。熊璟也為本書(shū)的撰寫提供了諸多有益建議。在此一并謹(jǐn)致誠(chéng)摯謝意！因著者的水平和時(shí)間有限，且現(xiàn)代機(jī)器人系統(tǒng)還處于快速發(fā)展變化之中，書(shū)中難免有不少不妥、疏漏甚至錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)各位專家及讀者不吝批評(píng)指正。2021年4月于深圳現(xiàn)代機(jī)器人系統(tǒng)仿真前言