【阿里云盘】电子书下载地址：

https://www.aliyundrive.com/s/R7cZxAQKPyj

目   录

1. Preview

2. Configuration Space

3. Rigid-Body Motions

4. Forward Kinematics

5. Velocity Kinematics and Statics

6. Inverse Kinematics

7. Kinematics of Closed Chains

8. Dynamics of Open Chains

9. Trajectory Generation

10. Motion Planning

11. Robot Control

12. Grasping and Manipulation

13. Wheeled Mobile Robots

• Appendix A. Summary of Useful Formulas

• Appendix B. Other Representations of Rotations

• Appendix C. Denavit-Hartenberg Parameters

• Appendix D. Optimization and Lagrange Multipliers

随书源码：Code Library

（ https://github.com/NxRLab/ModernRobotics ） 此存储库包含随附的代码库 Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control（Kevin Lynch 和 Frank Park，剑桥大学出版社 2017）。用户手册在 doc 目录中。

这些函数可用于：

Python

MATLAB

Mathematica

每个函数上面都有一个注释部分，解释了使用它所需的输入以及如何使用它的示例以及输出将是什么。该存储库还包含一个 pdf 文档，该文档提供了使用 MATLAB 语法的可用函数的概述。函数按照书中介绍的章节进行组织。基本函数，例如计算向量的大小、归一化向量、测试值是否接近零以及执行矩阵运算（例如乘法和求逆）的函数，此处没有记录。

所提供软件的主要目的是易于阅读和教育，加强书中的概念。代码既没有针对效率也没有针对健壮性进行优化。

其他语言的一些非官方版本正在开发中：

• C++ version  https://github.com/Le0nX/ModernRoboticsCpp

• Julia version  https://github.com/ferrolho/ModernRoboticsBook.jl

• Nim version  https://github.com/ferrolho/ModernRoboticsBook.jl

一些基于我们的库：

tf_rbdl，它使用包 tensorflow 重构 Python 版本。

欢迎任何贡献，但此库的维护团队不保证这些项目的可靠性。

书 籍 介 绍 

• 来自前言：

“弗兰克和凯文对他们的主题提供了非常清晰和耐心的解释。” 罗杰·布罗克特，哈佛大学

“现代机器人学传达了机器人学最重要的见解......清晰地让本科生可以理解。” Matthew T. Mason，卡内基梅隆大学

• 来自 IEEE 控制系统杂志的书评：

“本书的教学优势在于，李群理论（构成现代运动学的组成部分）中的概念以一种既能吸引本科生，也能吸引一般研究人员和机器人学家的方式呈现。......对于 有一段时间，这种方法被认为太复杂而无法在本科机器人课程中教授。然而，林奇和帕克的这本书应该改变在这个问题上的传统观念......凭借其综合的现代方法，现代机器人学注定要成为一个 该领域的经典之作。” Andreas Mueller，奥地利约翰内斯开普勒大学

• 书籍、练习和线性代数复习

通过亚马逊Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control: Lynch, Kevin M.: 0001107156300: Amazon.com: Books或剑桥大学出版社Modern robotics mechanics planning and control | Computer graphics, image processing and robotics | Cambridge University Press购买精装本，或查看下面的免费预印本。您也可以购买该书的中文版《现代机器人学：机构、规划与控制》([美]凯文• M.林奇（Kevin M. Lynch），[韩]朴钟宇（Frank C. Park）)【摘要 书评 试读】- 京东图书 (jd.com)。

本书的当前版本是更新后的第一版（2019 年 12 月在线预印，剑桥印刷出版的版本标有“2019 年第三次印刷”或更高版本）。更新后的第一版（也称为“第 2 版”）包括对原始第一版（2017 年 5 月首次出版）的几处更正和少量补充。

这本书是多年来为首尔国立大学的 M2794.0027 机器人学概论和西北大学的 ME 449 机器人操作课程开发的课程笔记的结果。多年来，不断发展的课程笔记已在互联网上发布以支持这些课程。

剑桥大学出版社的购买版改进了排版和排版，更新了图表，不同的分页（和更少的页数），以及更仔细的文案编辑，被认为是该书的“官方”版本。但该书的在线预印版具有相同的章节、章节和练习，并且在内容上与剑桥出版的版本非常接近。

我们发布了这本书的四个版本。所有版本都具有完全相同的内容和分页。它们仅在边距的大小和印刷品的大小上有所不同，如在 Adobe Acrobat 中处理乳胶后所处理的那样。其中两个版本具有用于在计算机或平板电脑上导航本书的工作超链接。

• 练习练习和线性代数复习

• Practice exercises

• Practice exercises to give you more experience with the material. These practice exercises come with solutions, since Cambridge makes the end-of-chapter solutions available to instructors only.

• 2017 exams from Seoul National University, with solutions.

• 2018 exams from Seoul National University, with solutions.

• 2019 exams from Seoul National University, with solutions.

• 2020 exams from Seoul National University, with solutions.

• A linear algebra refresher appendix to accompany the book.

  • 视频

单击此处观看嵌入在方便观看环境中的视频讲座。

如果您更喜欢在 YouTube 环境中观看视频，请单击此处。

视频是用 Northwestern 的 Lightboard （http://lightboard.info/）制作的。我们过去曾使用此工具制作 http://nu32.org 上的机电一体化视频（http://hades.mech.northwestern.edu/index.php/NU32）。

您可以在 Springer Handbook of Robotics Multimedia Extension （handbookofrobotics.org）中看到一系列出色的机器人视频。还可以查看昆士兰科技大学的机器人学院（https://robotacademy.net.au/）。

• 课堂或在线教学幻灯片

您可以下载课堂教学的摘要幻灯片（http://hades.mech.northwestern.edu/images/9/9d/MR-slides.zip），涵盖第 2、3、4、5、6、8、9、11 和 13 章中的大部分材料。（在我当前的课堂上，我 [Lynch] 没有时间包括第 7、10 和 12 章中的任何材料，也不包括第 8、11 和 13 章中的部分材料。）这些幻灯片仅是摘要，不包含完整的推导内容，在学生观看视频后在课堂上使用在他们自己的时间。（在我的课堂上，学生在参加直播课之前，还要在 Coursera 上完成课堂理解问题。）

我在 powerpoint 中投影幻灯片，并在课堂上使用 powerpoint 的“绘图”功能和 Wacom One 平板电脑在上面书写。（或者，我将它们打印出来，并在我在打印输出上书写时使用 doc cam 进行投影。）在幻灯片上书写有助于调整节奏并使课堂更具互动性。在课堂的第一部分，我会复习视频和阅读材料，可能会向全班提问。在大多数幻灯片的末尾，有一些相当简单的小组讨论概念问题。不需要计算机或困难的计算。这些讨论可能通过 Zoom 上的分组讨论室进行，旨在鼓励学生参与材料。在小组讨论之后，我们重新开会分享我们的答案。

每个幻灯片都大致对应一个 50 分钟的课程，但有些课程的材料比其他课程多。在某些课程中，更多的讨论时间会有所帮助。在其他情况下，课程结束得有点早。

幻灯片有两种格式，pdf 和 powerpoint。对于每种格式，都有“原始”幻灯片和“编辑”幻灯片。我在上课前将“原始”幻灯片作为 pdf 分发给学生，并在课堂上写在这些幻灯片上（在 PowerPoint 中）以制作“编辑过的”幻灯片。如果您决定以这种方式使用幻灯片，您可以查看幻灯片的“编辑”版本，以了解您可以在“原始”幻灯片上写些什么。

在上课之前，我添加了半透明的白框（95% 不透明度）来掩盖特别繁忙的幻灯片上的一些材料。然后，在教学时，我会在讨论该材料时删除白框。掩盖我们尚未讨论的材料有助于学生专注于我目前正在谈论的幻灯片的部分。我更喜欢这种替代方案，而不是将一张繁忙的幻灯片转换为多张幻灯片序列，从而人为地为最终文件提供大量页面。

• 解决方案手册

如果您是讲师，您可以从剑桥大学出版社获得一份练习解决方案。转到该书的剑桥大学出版社网页的“资源”部分（http://www.cambridge.org/us/academic/subjects/computer-science/computer-graphics-image-processing-and-robotics/modern-robotics-mechanics-planning-and-control ）。

• 先决条件

这本书是为工程专业的学生在学习了典型的第一年工程课程后编写的。学生应了解：

freshman-level physics, including f = ma; free-body diagrams with masses, springs, and dampers; vector forces; and vector torques (or moments) as the cross product of a distance vector and a force;

linear algebra, including matrix operations, positive definiteness of a matrix, determinants, complex numbers, eigenvalues, and eigenvectors;

some calculus, derivatives, and partial derivatives; and

basic linear ordinary differential equations.

大一物理，包括f = ma；带有质量、弹簧和阻尼器的自由体图；矢量力；和矢量扭矩（或力矩）作为距离矢量和力的叉积；

线性代数，包括矩阵运算、矩阵的正定性、行列式、复数、特征值和特征向量；

一些微积分、导数和偏导数；和

基本线性常微分方程。

学生也应该准备编程，但只需要基本的编程技能。代码在 python（免费提供）、MATLAB（购买，或者您可以使用免费提供的 GNU Octave 克隆）和 Mathematica（购买）中提供，因此这些语言是首选。

• 仿真

我们发现 CoppeliaSim 机器人仿真环境（以前称为 V-REP）是本书附带的宝贵学习工具。它可免费用于教育用途和跨平台。在西北大学的 ME 449 中，我们用它来试验不同机器人的运动学，并为逆运动学、动态模拟和控制器的解决方案制作动画。

（http://hades.mech.northwestern.edu/index.php/Getting_Started_with_the_CoppeliaSim_Simulator）此页面可让您快速开始使用 CoppeliaSim。

（http://hades.mech.northwestern.edu/index.php/CoppeliaSim_Introduction）此页面提供“场景”，可让您以交互方式探索不同机器人（例如，优傲机器人 UR5 6R 机器人手臂和 KUKA youBot 移动机械手）的运动学，并为运动学、动力学章节中的练习结果的轨迹制作动画 ，和控制。

• 在线课程

现代机器人学现在作为 MOOC（大规模开放在线课程）在 Coursera 上提供！https://www.coursera.org/specializations/modernrobotics

专业化包括六个短期课程，每个课程预计需要大约四个星期，每周大约五个小时的努力：

Course 1: Foundations of Robot Motion (Chapters 2 and 3)

Course 2: Robot Kinematics (Chapters 4, 5, 6, and 7)

Course 3: Robot Dynamics (Chapters 8 and 9)

Course 4: Robot Motion Planning and Control (Chapters 10 and 11)

Course 5: Robot Manipulation and Wheeled Mobile Robots (Chapters 12 and 13)

Course 6: Capstone Project, Mobile Manipulation

此页面（http://hades.mech.northwestern.edu/index.php/Coursera_Resources）收集了 Coursera MOOC 中使用的一些补充材料。

• 在传统课堂课程中使用在线课程材料

如果您在传统的大学环境中使用这本书，您可以要求您的学生在 Coursera 上注册相关课程（见上文）。他们可以旁听课程，因此无需付费。他们将可以访问视频讲座以及每个视频讲座之后的视频理解问题。他们还可以访问论坛。（他们将无法获得评分测试和同级评分作业，这需要支付 Coursera 费用。）如果学生在课前观看视频并阅读，您可以利用课堂时间解决示例问题、家庭作业问题或 讨论出现混淆的要点，而不是进行传统的讲座。

• 补充资料

可用于动态仿真的 UR5 参数（注意：这些值并不准确，并且不考虑关节处的传动装置的影响）

UR5 parameters in a Mathematica notebook

http://hades.mech.northwestern.edu/images/c/c7/UR5-parameters.nb

UR5 parameters in MATLAB

http://hades.mech.northwestern.edu/images/b/b6/UR5-parameters.m

UR5 parameters in Python

http://hades.mech.northwestern.edu/images/d/d9/UR5-parameters-py.txt

The UR5 URDF file from Chapter 4 of the book (.pdf format【http://hades.mech.northwestern.edu/images/4/49/UR5-URDF.pdf】 or .txt format). For learning purposes only, not actual use; it contains only kinematic and inertial properties, and does not fully account for the effects of gearing. This file is based on the UR5 URDF from the ROS-Industrial team【https://github.com/ros-industrial/universal_robot/blob/indigo-devel/ur_description/urdf/ur5.urdf.xacro】.

Peter Corke's excellent Robotics Toolbox for MATLAB and other robotics software linked to from his site.

http://petercorke.com/Robotics_Toolbox.html

Open-source software for time-optimal time scaling (Chapter 9.4), courtesy of Quang-Cuong Pham.

https://github.com/quangounet/TOPP

• 关于作者

Kevin M. Lynch 是教授和机器人与生物系统中心主任，也是西北大学西北复杂系统研究所的成员。他的研究重点是机器人操纵和运动的动力学、运动规划和控制；自组织多代理系统；和物理交互的人机系统。

他是 IEEE Transactions on Robotics 的主编，IEEE International Conference on Robotics and Automation Conference 编辑委员会的前主编，以及 IEEE Transactions on Robotics、IEEE Robotics and Automation Letters 的前编辑，以及 IEEE 自动化科学与工程汇刊。他是机器人运动原理（麻省理工学院出版社，2005 年）和嵌入式计算和机电一体化与 PIC32 微控制器（爱思唯尔，2015 年）的合著者，IEEE 研究员，以及 IEEE 机器人与自动化早期职业奖获得者，西北大学卓越教学教授，以及西北工程年度最佳教师奖。他获得了普林斯顿大学电气工程学士学位和卡内基梅隆大学机器人学博士学位。

Frank C. Park 在麻省理工学院获得电气工程学士学位，在哈佛大学获得应用数学博士学位。从 1991 年到 1995 年，他在加州大学欧文分校担任机械和航空航天工程助理教授。自 1995 年以来，他一直担任首尔国立大学机械和航空航天工程教授，目前担任该系系主任。他的研究兴趣是机器人力学、规划与控制、视觉与图像处理以及应用数学的相关领域。他是 IEEE 机器人与自动化学会杰出讲师，并因其在视觉跟踪和并行机器人设计方面的工作获得最佳论文奖。他曾在 Springer Handbook of Robotics、Springer Advanced Tracts in Robotics (STAR)、Robotica 和 ASME Journal of Mechanisms and Robotics 的编辑委员会任职。他曾在香港科技大学机器人学院、纽约大学 Courant 学院和佐治亚理工学院互动计算系担任兼职教职。2014年获得首尔大学教学优秀奖。他是 IEEE 会士，IEEE Transactions on Robotics 的前主编，以及 edX 课程 Robot Mechanics and Control I, II 的开发者。

参       考

• http://hades.mech.northwestern.edu/index.php/Modern_Robotics      这是教材“Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control”的主页，Kevin M. Lynch 和 Frank C. Park，剑桥大学出版社，2017，ISBN 9781107156302。通过亚马逊或通过剑桥大学出版社购买精装本，或 查看下面的免费预印版。

• https://item.jd.com/12788036.html  现代机器人学：机构、规划与控制 [Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control]

• https://github.com/NxRLab/ModernRobotics   Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control Code Library ---所提供软件的主要目的是易于阅读和教育，加强书中的概念。代码既没有针对效率也没有针对健壮性进行优化。

• https://github.com/Le0nX/ModernRoboticsCpp

• http://modernrobotics.org/

The End