书籍摘要

《Dynamics and Control of Robotic Systems》是由Andrew J. Kurdila和Pinhas Ben-Tzvi合著的一本系统介绍机器人系统动力学与控制的教材，于2020年由John Wiley & Sons Ltd出版。本书旨在为读者提供机器人系统动力学和控制领域的现代、系统且全面的理论基础，适用于高年级本科生和研究生的学习。

内容层次与结构

本书内容分为七章，涵盖了从基础理论到高级控制策略的多个方面，层次分明，逐步深入。

第1章：引言

介绍了机器人系统的起源、定义、结构以及动力学和控制问题的概述。强调了机器人系统的多样性，包括工业机械臂、人形机器人、自主地面/空中/海洋车辆等，并讨论了这些系统在现代工程中的重要性。

第2章：运动学基础

深入探讨了运动学的基本概念，包括坐标系、旋转矩阵、向量变换以及速度和加速度的计算。本章为后续章节奠定了坚实的数学基础，介绍了如何通过矩阵和向量操作来描述和分析机械系统的运动。

第3章：机器人系统的运动学

将运动学原理应用于机器人系统，介绍了齐次变换、理想关节以及Denavit-Hartenberg（D-H）约定等概念。通过这些工具，可以系统地描述机器人关节的运动以及连杆之间的相对位置和姿态。

第4章：牛顿-欧拉公式

讨论了如何使用牛顿-欧拉方程来推导机器人系统的动力学方程。本章详细介绍了线动量、角动量以及惯性矩阵的计算，并通过递归方法提高了动力学方程求解的效率。

第5章：分析力学

介绍了拉格朗日方程和哈密顿原理等分析力学方法，这些方法为机器人系统的动力学建模提供了另一种强有力的工具。本章还讨论了如何处理约束系统以及如何利用这些原理来简化复杂系统的动力学分析。

第6章：机器人系统的控制

深入探讨了机器人系统的控制问题，包括稳定性理论、反馈控制、动态反演控制以及基于被动性的控制方法。本章通过多种控制策略的介绍，展示了如何设计控制器以实现期望的机器人运动和任务。

第7章：基于图像的机器人系统控制

讨论了基于视觉信息的控制方法，包括图像测量的几何学、基于图像的视觉伺服控制以及任务空间控制。本章结合了计算机视觉和控制理论，为机器人系统的视觉反馈控制提供了理论和实践指导。

适用对象与特色

本书适合高年级本科生和研究生作为教材使用，同时也适用于从事机器人研究和开发的工程师和研究人员。书中结合了大量的实例和问题，帮助读者更好地理解和应用所学的理论知识。此外，书中还提供了MATLAB工作簿，方便读者通过计算机辅助工具进行实践和验证。

总之，《Dynamics and Control of Robotic Systems》是一本内容丰富、结构清晰、理论与实践相结合的优秀教材，对于希望深入了解机器人动力学与控制领域的读者来说，是一本不可多得的参考书籍。