序

近年来，人们在卫星发射、空间站建设、月球或火星探测，乃至外星系观测等方面都取得了巨大进展，这对人类进一步探秘外太空生命体，以及拓展人类未来可能的新生存环境等奠定了良好基础。同时，人们也在加速对自身以及地球生物体的探究，比如克隆技术、人造器官、基因工程、神经网络、模式识别、机器人技术等，这些都极大地扩展了人们对自身结构或生命体智能和进化遗传的认知与应用。其中，机器人技术是20世纪人类最伟大的发明之一，其涉及机构学、力学、电子学、控制工程、传感技术、计算机科学、模式识别、人工智能、仿生学等广泛领域。机器人则是一种能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务的机器，在现代工业生产、生活中发挥着越来越重要的作用。从机器人的研究和发展的历程来看，可以分为几个类别： 由串联机器人到并联机器人，再到混联机器人乃至变胞机器人； 由刚性机器人到柔性机器人，再到软体机器人乃至微纳机器人； 由工业机器人到娱乐服务机器人，再到特种机器人乃至极限环境机器人等。近年来机器人研究与应用的广度与深度得到了急速扩展。

目前，机器人已被广泛应用于汽车、冶金、轻工、石化、电子、医药、航空、航天、农业、军工、服务业等52个行业大类和143个行业中类。机器人作为一类特殊的智能化精密机械装备，其研究、设计、制造、装配和应用程度，已成为衡量国家高端制造业水平和科研核心竞争力的重要标志之一。《中国机器人产业发展报告(2022)》显示，2021年我国机器人产业营收超过1300亿元，工业机器人产量达36．6万台，比2015年增长了10倍，成为全球第一大工业机器人市场。2023年2月28日，国家统计局发布《中华人民共和国2022年国民经济和社会发展统计公报》显示，2022年我国工业机器人产量为44．3万台，比2021年增长了21．0%，同时，我国机器人行业的人才缺口预测高达500万人。

为了适应现代科技和社会发展对机器人技术人才的急迫需要，国内外高校相继开展机器人相关课程以及机器人工程专业的建设和人才培养工作。机器人工程专业是面向新兴产业——机器人的“新工科”专业，位列我国《制造业人才发展规划指南》十大重点领域的第二位，是推进制造强国战略的重要支点。机器人技术及有关课程涉及机构学、机械动力学、电子技术、自动控制、人工智能、计算机、信息技术、通信工程等多个学科。其中，机器人的机械系统，是机器人系统中最重要和最基本的组成部分，是机器人实现各种运动、任务操作和指令执行等的主体，也是机器人研究和应用的基础。因此，进行机器人运动学和动力学的学习或研究，是促进机器人科学快速发展的重要基础工作之一。

近几十年来，国内学者在机构学和机器人技术方面取得了举世瞩目的丰硕成果，也出版了一系列优秀学术著作。本书主要阐述机器人运动学和动力学方面的内容，涉及串、并联机器人的刚体运动学、动力学基础知识和柔性机器人动力学的有关内容。需要指出的是，在本书的编写过程中参考借鉴了国内外机构学与机器人技术学者的研究成果等，在此表示衷心感谢！同时，感谢国家自然科学基金项目(51975571)和东营市科学发展基金项目(DJB2023050)的资助。

由于本人能力和经验的限制，书中难免存在疏漏之处，敬请读者和有关专家批评指正。

编者

2025年7月