特種機器人技術
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內容簡介
特種機器人是除工業機器人之外的、用於非製造業並服務於人類的各種機器人的總稱。
特種機器人的研究涉及機器視覺、模式識別、人工智慧、智慧控制、感測器技術、電腦技術、機械電子和仿生學等諸多學科的理論和技術，是一門高度交叉的尖端科技學科。
本書系統地介紹了特種機器人的基礎知識、路徑規劃算法，以及廢墟搜救機器人和文字問答機器人的應用實例，內容涉及近幾年機器人領域的研究熱門問題，是作者多年來在該領域研究成果的積累和總結。主要內容有機器人的定義與分類，特種機器人的發展現狀及核心技術；主要應用領域：機器人的驅動系統、機構和傳感技術，移動機器人的定位算法和路徑規劃算法，廢墟搜救機器人的系統組成和自主運動控制研究，文字問答機器人的體系結構、關鍵技術和典型應用等。
本書可作爲從事特種機器人研究和開發及應用的科學研究工作者和工程技術人員的參考書，也可作爲控制科學與工程、計算機科學與技術、機械電子工程等學科研究生或高年級本科生的教材。
特種機器人的研究涉及機器視覺、模式識別、人工智慧、智慧控制、感測器技術、電腦技術、機械電子和仿生學等諸多學科的理論和技術，是一門高度交叉的尖端科技學科。
本書系統地介紹了特種機器人的基礎知識、路徑規劃算法，以及廢墟搜救機器人和文字問答機器人的應用實例，內容涉及近幾年機器人領域的研究熱門問題，是作者多年來在該領域研究成果的積累和總結。主要內容有機器人的定義與分類，特種機器人的發展現狀及核心技術；主要應用領域：機器人的驅動系統、機構和傳感技術，移動機器人的定位算法和路徑規劃算法，廢墟搜救機器人的系統組成和自主運動控制研究，文字問答機器人的體系結構、關鍵技術和典型應用等。
本書可作爲從事特種機器人研究和開發及應用的科學研究工作者和工程技術人員的參考書，也可作爲控制科學與工程、計算機科學與技術、機械電子工程等學科研究生或高年級本科生的教材。
目錄
第1 章 緒論
1.1 機器人的定義與分類
1.1.1 機器人的定義
1.1.2 機器人的分類
1.2 機器人的發展歷程及趨勢
1.2.1 機器人的發展歷程
1.2.2 機器人的發展趨勢
1.3 特種機器人的發展現狀和核心技術
1.3.1 全球特種機器人發展現狀
1.3.2 中國特種機器人發展現狀
1.3.3 特種機器人核心技術
1.4 特種機器人的主要應用領域
第2 章 特種機器人的驅動系統和機構
2.1 機器人的基本組成
2.2 常用驅動器
2.2.1 液壓驅動
2.2.2 氣壓驅動
2.2.3 電氣驅動
2.2.4 新型驅動
2.3 常見傳動機構
2.3.1 直線傳動機構
2.3.2 旋轉運動機構
2.3.3 減速傳動機構
2.4 機械臂
2.5 機械手
2.6 常見移動機構
2.6.1 車輪式移動機構
2.6.2 履帶式移動機構
2.6.3 腿足式移動機構
2.6.4 其他形式的移動機構
第3 章 特種機器人的感測技術
3.1 概述
3.1.1 特種機器人對感測器的要求
3.1.2 常用感測器的特性
3.1.3 機器人感測器的分類
3.2 力覺感測器
3.3 觸覺感測器
3.4 視覺感測器
3.5 聽覺感測器
3.6 嗅覺感測器
3.7 接近度感測器
3.8 智慧感測器
3.8.1 智慧感測器概述
3.8.2 智慧感測器的功能與特點
3.8.3 智慧感測器在機器人中的應用
3.9 無線感測器網路技術
3.9.1 無線感測器網路的特點
3.9.2 無線感測器網路體系結構
3.9.3 無線感測器網路的關鍵技術
3.9.4 硬體與軟體平臺
3.9.5 無線感測器網路與Internet 的互聯
第4 章 基於視覺的移動機器人定位技術
4.1 移動機器人視覺系統
4.1.1 機器人視覺的基本概念
4.1.2 移動機器人視覺系統的主要應用領域
4.1.3 移動機器人單目視覺系統
4.1.4 移動機器人雙目視覺概述
4.2 攝影機標定方法
4.2.1 離線標定方法
4.2.2 改進的節點提取算法
4.2.3 實驗結果
4.3 路標的設計與識別
4.3.1 邊框的設計與識別
4.3.2 圖案的設計與識別
4.4 基於路標的定位系統
4.4.1 單路標定位系統
4.4.2 多路標定位系統
4.4.3 誤差分析
4.4.4 實驗驗證
4.5 移動機器人定位分析
4.5.1 Monte Carlo 定位算法
4.5.2 機器人的實驗環境
4.5.3 定位誤差實驗
第5 章 基於算法融合的移動機器人路徑規劃
5.1 常用的路徑規劃方法
5.2 基於人工勢場和A*算法融合的機器人路徑規劃
5.2.1 人工勢場法
5.2.2 A*算法
5.2.3 人工勢場和A*算法融合
5.2.4 仿真研究
5.3 基於人工勢場和蟻群算法的機器人路徑規劃
5.3.1 蟻群算法
5.3.2 改進的人工勢場法
5.3.3 基於勢場力引導的蟻群算法
5.3.4 仿真研究
第6 章 廢墟搜救機器人
6.1 廢墟搜救機器人概述
6.1.1 廢墟搜救機器人研究意義
6.1.2 廢墟搜救機器人研究趨勢
6.2 廢墟搜救機器人硬體系統
6.2.1 廢墟搜救機器人硬體構成
6.2.2 可變形搜救機器人硬體系統
6.2.3 可變形搜救機器人運動學模型
6.3 廢墟搜救機器人控制系統
6.3.1 廢墟搜救機器人控制系統的要求
6.3.2 層次化分布式模組化控制系統結構設計
6.4 廢墟搜救機器人控制站系統
6.4.1 廢墟搜救機器人控制站系統特點
6.4.2 廢墟搜救機器人控制站系統結構
6.4.3 廢墟搜救機器人控制站工作模式
6.5 顛簸環境下廢墟搜救機器人自主運動
6.5.1 顛簸環境對廢墟搜救機器人的運動影響
6.5.2 顛簸環境下廢墟搜救機器人運動學模型
6.5.3 顛簸環境下模糊控制器分析與設計
6.5.4 仿真研究
第7 章 文本問答機器人
7.1 文本問答機器人概述
7.1.1 文本問答機器人的概念與特點
7.1.2 文本問答機器人的發展歷程
7.1.3 文本問答機器人的分類
7.1.4 文本問答機器人的評價指標
7.2 文本問答機器人體系結構
7.2.1 文本問答機器人基本原理
7.2.2 文本問答機器人體系結構
7.2.3 文本問答機器人問題分析
7.2.4 文本問答機器人資訊檢索
7.2.5 文本問答機器人答案抽取
7.3 文本問答機器人關鍵技術
7.3.1 中文分詞技術
7.3.2 詞性標注技術
7.3.3 去停用詞技術
7.3.4 特徵提取技術
7.3.5 問題分類技術
7.3.6 答案提取技術
7.4 基於互聯網的文本問答機器人的典型應用
7.4.1 基於FAQ 的受限域文本問答機器人系統結構
7.4.2 基於FAQ 的受限域文本問答機器人系統功能
7.4.3 基於FAQ 的受限域文本問答機器人系統特點
7.4.4 基於FAQ 的受限域文本問答機器人應用領域
參考文獻
1.1 機器人的定義與分類
1.1.1 機器人的定義
1.1.2 機器人的分類
1.2 機器人的發展歷程及趨勢
1.2.1 機器人的發展歷程
1.2.2 機器人的發展趨勢
1.3 特種機器人的發展現狀和核心技術
1.3.1 全球特種機器人發展現狀
1.3.2 中國特種機器人發展現狀
1.3.3 特種機器人核心技術
1.4 特種機器人的主要應用領域
第2 章 特種機器人的驅動系統和機構
2.1 機器人的基本組成
2.2 常用驅動器
2.2.1 液壓驅動
2.2.2 氣壓驅動
2.2.3 電氣驅動
2.2.4 新型驅動
2.3 常見傳動機構
2.3.1 直線傳動機構
2.3.2 旋轉運動機構
2.3.3 減速傳動機構
2.4 機械臂
2.5 機械手
2.6 常見移動機構
2.6.1 車輪式移動機構
2.6.2 履帶式移動機構
2.6.3 腿足式移動機構
2.6.4 其他形式的移動機構
第3 章 特種機器人的感測技術
3.1 概述
3.1.1 特種機器人對感測器的要求
3.1.2 常用感測器的特性
3.1.3 機器人感測器的分類
3.2 力覺感測器
3.3 觸覺感測器
3.4 視覺感測器
3.5 聽覺感測器
3.6 嗅覺感測器
3.7 接近度感測器
3.8 智慧感測器
3.8.1 智慧感測器概述
3.8.2 智慧感測器的功能與特點
3.8.3 智慧感測器在機器人中的應用
3.9 無線感測器網路技術
3.9.1 無線感測器網路的特點
3.9.2 無線感測器網路體系結構
3.9.3 無線感測器網路的關鍵技術
3.9.4 硬體與軟體平臺
3.9.5 無線感測器網路與Internet 的互聯
第4 章 基於視覺的移動機器人定位技術
4.1 移動機器人視覺系統
4.1.1 機器人視覺的基本概念
4.1.2 移動機器人視覺系統的主要應用領域
4.1.3 移動機器人單目視覺系統
4.1.4 移動機器人雙目視覺概述
4.2 攝影機標定方法
4.2.1 離線標定方法
4.2.2 改進的節點提取算法
4.2.3 實驗結果
4.3 路標的設計與識別
4.3.1 邊框的設計與識別
4.3.2 圖案的設計與識別
4.4 基於路標的定位系統
4.4.1 單路標定位系統
4.4.2 多路標定位系統
4.4.3 誤差分析
4.4.4 實驗驗證
4.5 移動機器人定位分析
4.5.1 Monte Carlo 定位算法
4.5.2 機器人的實驗環境
4.5.3 定位誤差實驗
第5 章 基於算法融合的移動機器人路徑規劃
5.1 常用的路徑規劃方法
5.2 基於人工勢場和A*算法融合的機器人路徑規劃
5.2.1 人工勢場法
5.2.2 A*算法
5.2.3 人工勢場和A*算法融合
5.2.4 仿真研究
5.3 基於人工勢場和蟻群算法的機器人路徑規劃
5.3.1 蟻群算法
5.3.2 改進的人工勢場法
5.3.3 基於勢場力引導的蟻群算法
5.3.4 仿真研究
第6 章 廢墟搜救機器人
6.1 廢墟搜救機器人概述
6.1.1 廢墟搜救機器人研究意義
6.1.2 廢墟搜救機器人研究趨勢
6.2 廢墟搜救機器人硬體系統
6.2.1 廢墟搜救機器人硬體構成
6.2.2 可變形搜救機器人硬體系統
6.2.3 可變形搜救機器人運動學模型
6.3 廢墟搜救機器人控制系統
6.3.1 廢墟搜救機器人控制系統的要求
6.3.2 層次化分布式模組化控制系統結構設計
6.4 廢墟搜救機器人控制站系統
6.4.1 廢墟搜救機器人控制站系統特點
6.4.2 廢墟搜救機器人控制站系統結構
6.4.3 廢墟搜救機器人控制站工作模式
6.5 顛簸環境下廢墟搜救機器人自主運動
6.5.1 顛簸環境對廢墟搜救機器人的運動影響
6.5.2 顛簸環境下廢墟搜救機器人運動學模型
6.5.3 顛簸環境下模糊控制器分析與設計
6.5.4 仿真研究
第7 章 文本問答機器人
7.1 文本問答機器人概述
7.1.1 文本問答機器人的概念與特點
7.1.2 文本問答機器人的發展歷程
7.1.3 文本問答機器人的分類
7.1.4 文本問答機器人的評價指標
7.2 文本問答機器人體系結構
7.2.1 文本問答機器人基本原理
7.2.2 文本問答機器人體系結構
7.2.3 文本問答機器人問題分析
7.2.4 文本問答機器人資訊檢索
7.2.5 文本問答機器人答案抽取
7.3 文本問答機器人關鍵技術
7.3.1 中文分詞技術
7.3.2 詞性標注技術
7.3.3 去停用詞技術
7.3.4 特徵提取技術
7.3.5 問題分類技術
7.3.6 答案提取技術
7.4 基於互聯網的文本問答機器人的典型應用
7.4.1 基於FAQ 的受限域文本問答機器人系統結構
7.4.2 基於FAQ 的受限域文本問答機器人系統功能
7.4.3 基於FAQ 的受限域文本問答機器人系統特點
7.4.4 基於FAQ 的受限域文本問答機器人應用領域
參考文獻
序／導讀
自1950年代末第一臺工業機器人誕生以來，機器人不僅廣泛應用於工業生産和製造業領域，而且在航空航太、海洋探測、建築領域、危險或惡劣環境，以及日常生活和教育娱樂等非製造業領域中得到了大量應用。特種機器人是除工業機器人之外的、用於非製造業並服務於人類的各種機器人的總稱。
特種機器人的研究涉及機器視覺、模式識別、人工智慧、智慧控制、感測器技術、電腦技術、機械電子和仿生學等諸多學科的理論和技術，是一門高度交叉的前端學科。為了順應機器人從傳統的工業機器人逐步走向千家萬户的發展趨勢，展示特種機器人的廣闊應用領域，本書綜合應用多個相關學科的知識，系統地講解了特種機器人的基礎知識、算法研究和應用實例，反映了特種機器人學的基礎知識以及與其相關的先進理論和技術。算法研究部分主要是針對目前應用最為廣泛的移動機器人開展的研究，應用實例部分介紹了目前比較前端的廢墟搜救機器人和文本問答機器人的系統組成和關鍵技術，大量篇幅介紹作者的研究成果。希望讀者通過閲讀和學習這本書，能夠感受到從事特種機器人相關研究的樂趣。
本書共分7章，第1章主要講解機器人的基礎知識，包括機器人的定義與分類、發展歷程及趨勢，特種機器人的發展現狀和核心技術及主要應用領域；第2章主要介紹特種機器人的驅動系統、傳動機構、手臂和移動機構；第3章講解特種機器人的常用感測器，以及最近幾年發展起來的智慧感測器和無線感測網路技術；第4章在分析移動機器人視覺系統特點基礎上，開展了攝影機標定方法研究、路標的設計與識別、基於路標的視覺定位研究和算法實現；第5章在介紹常用的移動機器人路徑規劃方法基礎上，開展了基於算法融合的移動機器人路徑規劃研究；第6章講述廢墟搜救機器人的控制系統和如何實現移動機器人的自主運動；第7章闡明文本問答機器人的體系結構和關鍵技術，並詳細闡述了基於互聯網的文本問答機器人的典型應用。
本書第1章、第2章由郭彤穎、王海忱撰寫，第3章由郭彤穎、張輝撰寫，第4章由張令濤、關麗榮、張輝撰寫，第5章由郭彤穎、劉雍、劉偉、趙昆、李寧寧撰寫，第6章由朱林倉、郭彤穎、劉冬莉撰寫，第7章由朱林倉、郭彤穎撰寫，有關術語中英文對照由郭彤穎、王德廣撰寫。全書由郭彤穎統稿。
由於機器人技術一直處於不斷發展之中，鑑於作者水平有限，難以全面、完整地對當前的研究前端和熱點問題一一進行探討。書中存在不妥之處，敬請讀者給予批評指正。
特種機器人的研究涉及機器視覺、模式識別、人工智慧、智慧控制、感測器技術、電腦技術、機械電子和仿生學等諸多學科的理論和技術，是一門高度交叉的前端學科。為了順應機器人從傳統的工業機器人逐步走向千家萬户的發展趨勢，展示特種機器人的廣闊應用領域，本書綜合應用多個相關學科的知識，系統地講解了特種機器人的基礎知識、算法研究和應用實例，反映了特種機器人學的基礎知識以及與其相關的先進理論和技術。算法研究部分主要是針對目前應用最為廣泛的移動機器人開展的研究，應用實例部分介紹了目前比較前端的廢墟搜救機器人和文本問答機器人的系統組成和關鍵技術，大量篇幅介紹作者的研究成果。希望讀者通過閲讀和學習這本書，能夠感受到從事特種機器人相關研究的樂趣。
本書共分7章，第1章主要講解機器人的基礎知識，包括機器人的定義與分類、發展歷程及趨勢，特種機器人的發展現狀和核心技術及主要應用領域；第2章主要介紹特種機器人的驅動系統、傳動機構、手臂和移動機構；第3章講解特種機器人的常用感測器，以及最近幾年發展起來的智慧感測器和無線感測網路技術；第4章在分析移動機器人視覺系統特點基礎上，開展了攝影機標定方法研究、路標的設計與識別、基於路標的視覺定位研究和算法實現；第5章在介紹常用的移動機器人路徑規劃方法基礎上，開展了基於算法融合的移動機器人路徑規劃研究；第6章講述廢墟搜救機器人的控制系統和如何實現移動機器人的自主運動；第7章闡明文本問答機器人的體系結構和關鍵技術，並詳細闡述了基於互聯網的文本問答機器人的典型應用。
本書第1章、第2章由郭彤穎、王海忱撰寫，第3章由郭彤穎、張輝撰寫，第4章由張令濤、關麗榮、張輝撰寫，第5章由郭彤穎、劉雍、劉偉、趙昆、李寧寧撰寫，第6章由朱林倉、郭彤穎、劉冬莉撰寫，第7章由朱林倉、郭彤穎撰寫，有關術語中英文對照由郭彤穎、王德廣撰寫。全書由郭彤穎統稿。
由於機器人技術一直處於不斷發展之中，鑑於作者水平有限，難以全面、完整地對當前的研究前端和熱點問題一一進行探討。書中存在不妥之處，敬請讀者給予批評指正。
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- 依消費者要求所為之客製化給付。（客製化商品）
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- 經消費者拆封之影音商品或電腦軟體。
- 非以有形媒介提供之數位內容或一經提供即為完成之線上服務，經消費者事先同意始提供。（如：電子書、電子雜誌、下載版軟體、虛擬商品…等）
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- 若非上列種類商品，均享有到貨7天的猶豫期（含例假日）。
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