機器人環境感知與控制技術
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內容簡介
機器人是集感測技術、控制技術、資訊技術、機械電子、人工智慧、材料和仿生學等多學科於一體的最新技術産品，是先進製造業中不可替代的先進技術裝備，也是國際先進製造業的發展趨勢。
本書詳細介紹智慧機器人的環境感知與控制技術及其應用——將機器人理論知識和實際應用相結合，透過典型應用實例的講解使讀者對智慧機器人環境感知與控制技術的理解更加深入和具體。全書共6章，分别從智慧機器人力覺感知、智慧機器人環境視覺感知、行動機器人的自主導航、行動機器人運動控制方法、環境感知與控制技術在無人機系統的應用展開了系統和全面的闡述。本書注重實際的機器人環境感知與控制技術的設計和應用，讓讀者在瞭解機器人環境感知與控制技術的基本原理和研究現狀的同時，對機器人感知與控制系統的實際開發有深入的瞭解。
本書内容全面、圖文並茂、設計案例豐富、實際應用性强，非常適合機器人技術相關方向的研究者和學生閲讀， 也適合智慧新技術領域的從業人員參考學習。
本書詳細介紹智慧機器人的環境感知與控制技術及其應用——將機器人理論知識和實際應用相結合，透過典型應用實例的講解使讀者對智慧機器人環境感知與控制技術的理解更加深入和具體。全書共6章，分别從智慧機器人力覺感知、智慧機器人環境視覺感知、行動機器人的自主導航、行動機器人運動控制方法、環境感知與控制技術在無人機系統的應用展開了系統和全面的闡述。本書注重實際的機器人環境感知與控制技術的設計和應用，讓讀者在瞭解機器人環境感知與控制技術的基本原理和研究現狀的同時，對機器人感知與控制系統的實際開發有深入的瞭解。
本書内容全面、圖文並茂、設計案例豐富、實際應用性强，非常適合機器人技術相關方向的研究者和學生閲讀， 也適合智慧新技術領域的從業人員參考學習。
目錄
第1章 緒論
1.1 行動機器人的研究現狀
1.2 行動機器人應用中的科學技術問題
1.3 行動機器人自主導航關鍵技術的研究現狀
1.3.1 環境資訊獲取
1.3.2 環境建模與定位
1.3.3 環境認知
1.3.4 導航避障
參考文獻
第2章 智慧機器人力覺感知
2.1 智慧機器人多維力/力矩感測器的研究現狀
2.2 智慧機器人多維力/力矩感測器的分類
2.3 電阻式多維力/力矩感測器的檢測原理
2.4 智慧機器人多維力/力矩感測器的發展
參考文獻
第3章 行動機器人環境視覺感知
3.1 3D 攝影機
3.1.1 SR-3000 內參數標定
3.1.2 SR-3000 深度標定
3.1.3 SR-3000 遠距離數位濾波算法
3.2 基於三維視覺的障礙物即時檢測與識別方法
3.2.1 基於圖像與空間資訊的未知場景分割方法
3.2.2 非結構化環境下障礙物的特徵提取
3.2.3 基於相關向量機的障礙物識別方法
3.2.4 實驗結果
3.3 基於視覺的地形表面類型識別方法
3.3.1 基於Gabor小波和混合進化算法的地表特徵提取
3.3.2 基於相關向量機神經網路的地表識別
3.3.3 實驗結果
3.4 非結構化環境下地形的可通行性評價
3.4.1 地形的可通行性
3.4.2 基於模糊邏輯的地形可通行性評價
3.4.3 實驗結果
參考文獻
第4章 行動機器人的自主導航
4.1 行動機器人反應式導航控制方法
4.1.1 單控制器反應式導航
4.1.2 基於行為的反應式導航
4.2 基於混合協調策略和分層結構的行為導航方法
4.2.1 總體方案
4.2.2 基於模糊神經網路的底層基本行為控制器設計
4.2.3 多行為的混合協調策略
4.3 基於模糊邏輯的非結構化環境下自主導航
4.4 算法小結
4.5 實驗結果
參考文獻
第5章 行動機器人運動控制方法
5.1 基於運動學的行動機器人同時鎮定和追蹤控制
5.1.1 問題描述
5.1.2 主要結果
5.2 基於動力學的行動機器人同時鎮定和追蹤控制
5.2.1 反演控制方法介紹
5.2.2 問題描述
5.2.3 主要結果
5.3 基於動態非完整鏈式標準型的行動機器人神經網路自適應控制
5.3.1 問題描述
5.3.2 基於模型的控制
5.3.3 神經網路自適應控制
參考文獻
第6章 環境感知與控制技術在無人機系統的應用
6.1 概述
6.2 無人機系統關鍵技術概述
6.3 無人機視覺感知與導航
6.3.1 基於雙目立體視覺的環境感知
6.3.2 基於視覺感測器的導航方式
6.4 無人機在電力系統中的應用
參考文獻
1.1 行動機器人的研究現狀
1.2 行動機器人應用中的科學技術問題
1.3 行動機器人自主導航關鍵技術的研究現狀
1.3.1 環境資訊獲取
1.3.2 環境建模與定位
1.3.3 環境認知
1.3.4 導航避障
參考文獻
第2章 智慧機器人力覺感知
2.1 智慧機器人多維力/力矩感測器的研究現狀
2.2 智慧機器人多維力/力矩感測器的分類
2.3 電阻式多維力/力矩感測器的檢測原理
2.4 智慧機器人多維力/力矩感測器的發展
參考文獻
第3章 行動機器人環境視覺感知
3.1 3D 攝影機
3.1.1 SR-3000 內參數標定
3.1.2 SR-3000 深度標定
3.1.3 SR-3000 遠距離數位濾波算法
3.2 基於三維視覺的障礙物即時檢測與識別方法
3.2.1 基於圖像與空間資訊的未知場景分割方法
3.2.2 非結構化環境下障礙物的特徵提取
3.2.3 基於相關向量機的障礙物識別方法
3.2.4 實驗結果
3.3 基於視覺的地形表面類型識別方法
3.3.1 基於Gabor小波和混合進化算法的地表特徵提取
3.3.2 基於相關向量機神經網路的地表識別
3.3.3 實驗結果
3.4 非結構化環境下地形的可通行性評價
3.4.1 地形的可通行性
3.4.2 基於模糊邏輯的地形可通行性評價
3.4.3 實驗結果
參考文獻
第4章 行動機器人的自主導航
4.1 行動機器人反應式導航控制方法
4.1.1 單控制器反應式導航
4.1.2 基於行為的反應式導航
4.2 基於混合協調策略和分層結構的行為導航方法
4.2.1 總體方案
4.2.2 基於模糊神經網路的底層基本行為控制器設計
4.2.3 多行為的混合協調策略
4.3 基於模糊邏輯的非結構化環境下自主導航
4.4 算法小結
4.5 實驗結果
參考文獻
第5章 行動機器人運動控制方法
5.1 基於運動學的行動機器人同時鎮定和追蹤控制
5.1.1 問題描述
5.1.2 主要結果
5.2 基於動力學的行動機器人同時鎮定和追蹤控制
5.2.1 反演控制方法介紹
5.2.2 問題描述
5.2.3 主要結果
5.3 基於動態非完整鏈式標準型的行動機器人神經網路自適應控制
5.3.1 問題描述
5.3.2 基於模型的控制
5.3.3 神經網路自適應控制
參考文獻
第6章 環境感知與控制技術在無人機系統的應用
6.1 概述
6.2 無人機系統關鍵技術概述
6.3 無人機視覺感知與導航
6.3.1 基於雙目立體視覺的環境感知
6.3.2 基於視覺感測器的導航方式
6.4 無人機在電力系統中的應用
參考文獻
序／導讀
機器人是集感測技術、控制技術、資訊技術、機械電子、人工智慧、材料和仿生學等多學科於一體的高新技術産品，是先進製造業中不可替代的高新技術裝備，是國際先進製造業的發展趨勢。機器人的發展水準，已經成為衡量一個國家或地區製造業水準和科技水準的重要標誌之一。隨著人口高齡化和都市化進程的加速，服務機器人相關技術獲得了飛速發展。中國機器人産業發展迅速，但在研發試驗、關鍵零部件産業化、系統集成技術以及服務等方面與國外尚有差距。
本書詳細介紹智慧機器人的環境感知與控制技術及其應用——將機器人理論知識和實際應用相結合，透過典型應用實例的講解使讀者對智慧機器人環境感知與控制技術的理解更加深入和具體。全書共6章，第1章主要介紹了行動機器人的研究現狀，對行動機器人的應用場景和主要科學技術問題進行了綜述。第2章對智慧機器人力覺技術的研究現狀、常見的檢測原理和發展趨勢進行了論述。第3章介紹了基於視覺感知的行動機器人環境感知方法，重點闡述了障礙物即時檢測和識別、地形表面類型識別和非結構化環境下可通行性評價方法。第4章和第5章主要討論行動機器人的自主導航和運動控制方法，其中包括反應式導航控制方法、基於混合協調策略和分層結構的行為導航方法、基於模糊邏輯的非結構化環境下自主導航、基於運動學和動力學的行動機器人同時鎮定和追蹤控制、基於動態非完整鏈式標準型的行動機器人神經網路自適應控制方法等。第6章主要介紹了環境感知與控制技術在無人機系統中的應用。
參與本書編著工作的有朱江、王耀南（第1章、第3章和第4章）、梁橋康（第2章）、繆志強（第5章）和譚建豪（第6章）。全書由王耀南和梁橋康負責統稿和審校。鑒於編著者水準有限，書中難免有不足之處，敬請廣大讀者批評指正。
本書詳細介紹智慧機器人的環境感知與控制技術及其應用——將機器人理論知識和實際應用相結合，透過典型應用實例的講解使讀者對智慧機器人環境感知與控制技術的理解更加深入和具體。全書共6章，第1章主要介紹了行動機器人的研究現狀，對行動機器人的應用場景和主要科學技術問題進行了綜述。第2章對智慧機器人力覺技術的研究現狀、常見的檢測原理和發展趨勢進行了論述。第3章介紹了基於視覺感知的行動機器人環境感知方法，重點闡述了障礙物即時檢測和識別、地形表面類型識別和非結構化環境下可通行性評價方法。第4章和第5章主要討論行動機器人的自主導航和運動控制方法，其中包括反應式導航控制方法、基於混合協調策略和分層結構的行為導航方法、基於模糊邏輯的非結構化環境下自主導航、基於運動學和動力學的行動機器人同時鎮定和追蹤控制、基於動態非完整鏈式標準型的行動機器人神經網路自適應控制方法等。第6章主要介紹了環境感知與控制技術在無人機系統中的應用。
參與本書編著工作的有朱江、王耀南（第1章、第3章和第4章）、梁橋康（第2章）、繆志強（第5章）和譚建豪（第6章）。全書由王耀南和梁橋康負責統稿和審校。鑒於編著者水準有限，書中難免有不足之處，敬請廣大讀者批評指正。
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