MATLAB基础与机器人学应用

本书可用于高等院校相关机器人专业教材，并为机器人爱好者提供机器人学仿真的解决方案。

本书是关于MATLAB基本应用和机器人学的实用参考书，全书共7章，以当前比较流行的MATLAB2018版本为基础，描述了MATLAB的主要功能及机器人学基本应用。第1章和第2章介绍了MATLAB简介及运算规则，包括MATLAB用户界面、帮助系统、矩阵运算、数值运算及符号运算等；第3章至第5章介绍了MATLAB常见功能，包括MATLAB程序设计、数据插值与拟合、数值微积分、常微分方程求解及MATLAB绘图等；第6章利用MATLAB机器人工具箱，以机械臂为例详细介绍了机器人运动学与动力学建模及仿真；第7章基于MATLAB的Simulink仿真，介绍了机器人运动学与动力学建模及计算过程。


本书可用于高等院校相关机器人专业教材，并为机器人爱好者提供机器人学仿真的解决方案。

石青，北京理工大学副教授、博导。2012年在日本早稻田大学获博士学位，主要从事仿生机器人及其生物医学应用研究。近年来，围绕仿生机器人与动物行为交互开展深入系统研究，提出了“行为仿生表达-仿生交互建模”的新方法，解决了微小型仿生机器人行为能力弱、交互建模难等核心问题，部分成果在脑科学、动物实验装置等方面的研究得到了成功应用；迄今为止，发表/录用SCI论文40余篇；获2016年度北京市科技新星、Advanced Robotics最佳期刊论文奖、国际会议IEEE ICRA 2014等优秀论文奖或提名奖10项；主持国家重点研发计划国际合作专项、国家自然科学基金等省部级以上项目10余项；在ICBS2016、ICRA Workshop等国际会议上作特邀报告6次；担任国际期刊IEEE Trans. Medical Robotics & Bionics、ROBOMECH Journal 编委以及IEEE CBS 2017 Program Co-chair等国际学术职位。

第 1 章 MATLAB 简介 .........................................................................................................1
1.1 概述............................................................................................................................1
1.2 用户界面与基本操作................................................................................................1
1.2.1 功能界面.........................................................................................................2
1.2.2 命令行窗口.....................................................................................................2
1.2.3 帮助系统.........................................................................................................4
1.3 数据与变量基础........................................................................................................7
1.3.1 基本数据类型.................................................................................................7
1.3.2 变量命名.........................................................................................................7
1.3.3 变量赋值.........................................................................................................8
1.4 本章小结....................................................................................................................8
习题...................................................................................................................................9 第 2 章 MATLAB 基本运算 ...............................................................................................10
2.1 矩阵运算..................................................................................................................10
2.1.1 矩阵生成与访问...........................................................................................10
2.1.2 矩阵基本运算...............................................................................................14
2.1.3 矩阵函数.......................................................................................................17
2.2 数值运算..................................................................................................................19
2.2.1 基本数学函数...............................................................................................19
2.2.2 多项式运算...................................................................................................19
2.2.3 线性方程组求解...........................................................................................24
2.3 符号运算..................................................................................................................25
2.3.1 创建符号对象...............................................................................................25
2.3.2 符号对象运算...............................................................................................26
2.3.3 符号微积分...................................................................................................28
2.4 本章小结..................................................................................................................31
习题.................................................................................................................................32
第 3 章 MATLAB 程序设计 ...............................................................................................33
3.1 M 文件......................................................................................................................33
3.1.1 脚本 M 文件.................................................................................................33
3.1.2 函数 M 文件.................................................................................................34
3.1.3 内联函数.......................................................................................................39
3.2 数据的输入与输出..................................................................................................40
3.2.1 用户输入提示命令 input..............................................................................40
3.2.2 请求键盘输入命令 keyboard.......................................................................40
3.2.3 屏幕输出语句 disp .......................................................................................42
3.2.4 其他相关命令...............................................................................................43
3.3 程序控制结构..........................................................................................................44
3.3.1 顺序结构.......................................................................................................45
3.3.2 选择结构.......................................................................................................45
3.3.3 循环结构.......................................................................................................49
3.4 程序调试..................................................................................................................52
3.4.1 概述...............................................................................................................52
3.4.2 调试方法.......................................................................................................53
3.5 本章小结..................................................................................................................54
习题.................................................................................................................................55
第 4 章 MATLAB 数据分析与处理 ...................................................................................56
4.1 数据插值与拟合......................................................................................................56
4.1.1 数据插值.......................................................................................................56
4.1.2 数据拟合.......................................................................................................61
4.2 数值微积分..............................................................................................................62
4.2.1 数值微分.......................................................................................................62
4.2.2 数值积分.......................................................................................................62
4.3 零极点问题..............................................................................................................64
4.3.1 求零点...........................................................................................................64
4.3.2 求极值...........................................................................................................66
4.4 常微分方程的求解..................................................................................................67
4.4.1 常微分方程的解析解...................................................................................67
4.4.2 常微分方程的数值解...................................................................................68
4.5 本章小结..................................................................................................................72
习题.................................................................................................................................73
第 5 章 MATLAB 绘图 .......................................................................................................


第 6 章 机器人工具箱建模与仿真.....................................................................................96

第 7 章 机器人学 Simulink 仿真......................................................................................131
参考文献...............................................................................................................................167