前　　言

2000年和2004年，日本和韩国分别面向普通大众推出了ASIMO机器人和HUBO机器人，自此之后，可以直立行走、奔跑、上下楼梯，甚至与人类对话的仿人机器人逐步从漫画、科幻电影中进入了人们的生活。世界各国争先恐后地开发各种逼真的仿人机器人，并陆续推出了一大批面向教育和娱乐的低价仿人机器人套装。

仿人机器人是指仿照人体结构制造的机器人，其目标是协助人类或代替人类完成一些工作。例如机器人世界杯的目标是，到2050年，仿人机器人足球队能够打败人类世界杯足球赛冠军。未来仿人机器人会进入千家万户，帮助我们做各种各样的事情，例如协助做家务、为孩子读书、看家等。不仅如此，我们还能期待仿人机器人代替人类在极度危险的环境（例如2011年发生泄漏事故的福岛核电站）中执行各种任务，例如上楼梯、跨过门槛等，以及“聪明”地处理各种事故。仿人机器人的应用领域无限广阔，但是一系列原因导致了仿人机器人的相关技术发展相对缓慢，这些原因包括零部件（传感器、驱动器、嵌入式系统）价格昂贵、各种信号处理和运动生成技术滞后、与人类相比判断能力明显不足等。为了解决这些问题，当务之急是培养同时具备仿人机器人相关理论和实际操作能力的专业人才。

对于仿人机器人，机器人工程师们持有两种截然不同的观点。第一种观点认为，仿人机器人是一个拥有大约20个自由度的复杂结构的系统，运用机械学、动力学公式创建步行等运动的方法十分困难。第二种观点认为，现在机器人舞蹈或表演中的各种动作都是手动设定的，这种方法的教育意义不大。为了消弭两者之间的鸿沟，本书借鉴了市面上计算机编程图书的做法，把书中的示例代码分成多个部分，大家可以分别运行这些代码，以获得更系统、更具体的知识，这也是本书写作的初衷。

本书面向的是能够熟练使用MATLAB仿真软件的理工科大学生、研究生以及工程师。本书会先带领大家学习仿人机器人的有关理论，使用MATLAB模拟各种基本动作（行走、原地转向、前踢），然后再在商用机器人套装上实现这些动作。目前市面上大部分机器人工程学教材主要讲的是机器人相关的抽象理论和简单的应用示例，所涉及的机器人十分简单。相比之下，本书选用的机器人平台是Robotis公司的Bioloid系列，这是一个多关节机器人套装，适合用于实际演练。本书系统地讲解了仿人机器人的基础理论和基本的实务操作，希望通过这些讲解能够激发读者对仿人机器人的兴趣，增强自信心。本书的内容尚有许多不足，但我会在本书的后续版本中继续讲解更多生成运动的智能方法，希望大家继续保持关注，并给予我更多的鼓励。

在本书写作与出版的过程中，我得到了许多人的帮助与支持，借此机会向他们表达深深的谢意。首先感谢出版社的工作人员，感谢他们辛勤的付出。其次，还要感谢Robotis公司给予的支持，帮我解决了许多有关Bioloid的技术问题。最后，特别感谢我的爱人与两个女儿（珪丽与智芸），谢谢她们在本书写作期间对我的理解和鼓励。谨以本书献给我的家人，并和他们一起分享这份喜悦。

2012年8月

金钟熠

于韩国乘鹤山山脚下