作者：任沁源 高飞 朱文欣
页数：360
出版社：机械工业出版社
出版日期：2021
ISBN：9787111686637
电子书格式：pdf/epub/txt
内容简介
根据新工科建设要求，高等教育应瞄准未来产业急需技术，培养相关工程人才。智能化无人机（即空中机器人）技术是目前发展最快的电子应用技术之一。空中机器人已在物流、航拍以及执法等领域崭露头角，未来无疑将会拥有更广阔的应用前景，但相关专业人才目前却很匮乏，大部分高等院校学生对空中机器人知之甚少。本书为配合新工科建设，以培养空中机器人人才、为我国输送更多无人机应用人才为目标而编写。本书共11章，主要内容包括：空中机器人基础知识与基本架构、空中机器人动态模型、空中机器人测量与传感、空中机器人控制基础、空中机器人导航基础、仿生扑翼空中机器人、空中机器人集群系统、空中机器人健康管理系统、空中机器人应用与展望。本书内容兼具基础性与前沿性。 本书可供高等院校机器人、人工智能、电子信息、机电类等相关专业学生作为空中机器人入门教材使用，也可作为相关专业技术人员以及空中机器人爱好者的自修教材。
本书特色
本书为配合新工科建设，以培养空中机器人优秀人才、为我国输送更多无人机应用人才为目标而编写。
目录
序
前言
第1章绪论
11基本概念与分类
12空中机器人的发展简史
13空中机器人的关键技术
14本章小结
参考文献
第2章空中机器人基础知识
21空中机器人相关名词解释
211空中机器人的速度表示
212气动布局
213运动学与动力学
214主动控制技术
22可控性与稳定性分析方法
221可控性分析
222稳定性分析
23PID控制器
231PID控制器简介
232控制系统性能指标
233PID控制器参数整定
24贝叶斯准则
25卡尔曼滤波器
251卡尔曼滤波器原理简介
252实例简析
253扩展卡尔曼滤波
26图论基础知识
261图的定义和基本概念
262生成树
263图的遍历
27本章小结
参考文献
第3章空中机器人基本架构
31旋翼空中机器人的基本组成
311旋翼空中机器人的结构
312旋翼空中机器人的部件
313空中机器人入门1——四旋翼
空中机器人的搭建与操控
32固定翼空中机器人的基本组成
321固定翼空中机器人的基本结构
322固定翼空中机器人的部件
323空中机器人入门2——固定翼
空中机器人的搭建与操控
33扑翼空中机器人的基本组成
331扑翼空中机器人的部件类型
332典型扑翼空中机器人的结构
分析
34本章小结
参考文献
第4章空中机器人动态模型
41坐标系
411右手定则
412常用坐标系
413坐标转换
42姿态表示
421欧拉角（姿态角）
422欧拉角与旋转矩阵
423四元数
43多旋翼空中机器人的动态模型
431螺旋桨拉力模型
432多旋翼的拉力与力矩模型
433多旋翼空中机器人的运动模型
44固定翼空中机器人的动态模型
441固定翼空中机器人上的力与
力矩
442固定翼空中机器人的运动模型
45本章小结
参考文献
第5章空中机器人测量与传感
51惯性传感器
511陀螺仪
512加速度计
513惯性测量组合
52航向传感器
521航向陀螺仪
522无线电航向仪
523磁航向传感器
53测距传感器
531飞行高度的定义和测量
532超声波测距仪
533气压计
534激光传感器
54定位导航系统
541GPS（美国）
542北斗系统（中国北斗卫星
导航系统）
543GLONASS（俄罗斯）
544GALILEO（欧盟）
545UWB室内无线定位技术
55视觉传感器
56多传感器的组合
57本章小结
参考文献
第6章空中机器人控制基础
61飞行控制系统简介
62多旋翼控制系统
621姿态控制
622位置控制
623仿真实例
63固定翼控制系统
631姿态控制
632航迹控制
633仿真实例
64本章小结
参考文献
第7章空中机器人导航基础
71导航基本概念
711导航基本架构
712常用导航方式
72状态估计
721光流算法
7223D-2D透视变换
723EKF传感器融合
73地图构建
731概率栅格地图
732K-D树
733欧式符号距离场地图
74运动规划
741构型空间
742搜索算法
743采样算法
744轨迹生成
75本章小结
参考文献
第8章仿生扑翼空中机器人
81仿生扑翼空中机器人的研究现状
811概述
812国内外发展历史
813应用前景
82仿生扑翼空中机器人的运动机理与
关键技术
821基本结构与运动方式
822关键技术
83仿生扑翼空中机器人的软硬件设计
831基本架构
832硬件系统设计与构建
833软件系统设计与集成
84仿鸟扑翼空中机器人建模分析
841仿鸟扑翼空中机器人柔性扑翼
运动和动力分析
842仿鸟扑翼空中机器人全动平尾
建模分析
843仿鸟扑翼空中机器人机体建模
分析
85基于仿生学习的扑翼空中机器人的
控制方法探索
851中枢模式发生器
852从人工机械角度模拟动物运动
853基于CPG的动作学习与控制
854仿生学习与控制的方法在扑翼
空中机器人上的应用仿真案例
86本章小结
参考文献
第9章空中机器人集群系统
91无人机集群系统的发展
911无人机集群系统的军事发展
912无人机集群系统的民用发展
92集群系统基本概念
921典型生物集群行为
922生物集群系统的基本概念与
内涵
923空中机器人集群系统
93空中机器人集群控制基础
931空中机器人集群控制目标
932空中机器人集群控制方法
933空中机器人集群控制重要技术
94空中机器人编队控制基础
941空中机器人编队控制概念
942空中机器人编队条件假设
943空中机器人编队运动模型
944基于人工势场法的空中机器人
编队控制策略
945仿真实验
95异构多智能体系统的编队控制问题
951异构空中机器人和地面移动
机器人系统
952应用与发展
953异构多机器人系统的编队控制
954仿真实验
96本章小结
参考文献
第10章空中机器人健康管理系统
101健康管理的定义和意义
1011健康管理系统的定义
1012综合飞行器健康管理系统
102影响空中机器人健康飞行的因素
1021传感器故障
1022执行机构故障
1023故障模型
103故障诊断
1031基于解析模型的故障诊断
方法
1032基于专家知识的故障诊断
方法
1033基于信号的故障诊断方法
104容错控制
1041被动容错控制
1042主动容错控制
1043容
前言
第1章绪论
11基本概念与分类
12空中机器人的发展简史
13空中机器人的关键技术
14本章小结
参考文献
第2章空中机器人基础知识
21空中机器人相关名词解释
211空中机器人的速度表示
212气动布局
213运动学与动力学
214主动控制技术
22可控性与稳定性分析方法
221可控性分析
222稳定性分析
23PID控制器
231PID控制器简介
232控制系统性能指标
233PID控制器参数整定
24贝叶斯准则
25卡尔曼滤波器
251卡尔曼滤波器原理简介
252实例简析
253扩展卡尔曼滤波
26图论基础知识
261图的定义和基本概念
262生成树
263图的遍历
27本章小结
参考文献
第3章空中机器人基本架构
31旋翼空中机器人的基本组成
311旋翼空中机器人的结构
312旋翼空中机器人的部件
313空中机器人入门1——四旋翼
空中机器人的搭建与操控
32固定翼空中机器人的基本组成
321固定翼空中机器人的基本结构
322固定翼空中机器人的部件
323空中机器人入门2——固定翼
空中机器人的搭建与操控
33扑翼空中机器人的基本组成
331扑翼空中机器人的部件类型
332典型扑翼空中机器人的结构
分析
34本章小结
参考文献
第4章空中机器人动态模型
41坐标系
411右手定则
412常用坐标系
413坐标转换
42姿态表示
421欧拉角（姿态角）
422欧拉角与旋转矩阵
423四元数
43多旋翼空中机器人的动态模型
431螺旋桨拉力模型
432多旋翼的拉力与力矩模型
433多旋翼空中机器人的运动模型
44固定翼空中机器人的动态模型
441固定翼空中机器人上的力与
力矩
442固定翼空中机器人的运动模型
45本章小结
参考文献
第5章空中机器人测量与传感
51惯性传感器
511陀螺仪
512加速度计
513惯性测量组合
52航向传感器
521航向陀螺仪
522无线电航向仪
523磁航向传感器
53测距传感器
531飞行高度的定义和测量
532超声波测距仪
533气压计
534激光传感器
54定位导航系统
541GPS（美国）
542北斗系统（中国北斗卫星
导航系统）
543GLONASS（俄罗斯）
544GALILEO（欧盟）
545UWB室内无线定位技术
55视觉传感器
56多传感器的组合
57本章小结
参考文献
第6章空中机器人控制基础
61飞行控制系统简介
62多旋翼控制系统
621姿态控制
622位置控制
623仿真实例
63固定翼控制系统
631姿态控制
632航迹控制
633仿真实例
64本章小结
参考文献
第7章空中机器人导航基础
71导航基本概念
711导航基本架构
712常用导航方式
72状态估计
721光流算法
7223D-2D透视变换
723EKF传感器融合
73地图构建
731概率栅格地图
732K-D树
733欧式符号距离场地图
74运动规划
741构型空间
742搜索算法
743采样算法
744轨迹生成
75本章小结
参考文献
第8章仿生扑翼空中机器人
81仿生扑翼空中机器人的研究现状
811概述
812国内外发展历史
813应用前景
82仿生扑翼空中机器人的运动机理与
关键技术
821基本结构与运动方式
822关键技术
83仿生扑翼空中机器人的软硬件设计
831基本架构
832硬件系统设计与构建
833软件系统设计与集成
84仿鸟扑翼空中机器人建模分析
841仿鸟扑翼空中机器人柔性扑翼
运动和动力分析
842仿鸟扑翼空中机器人全动平尾
建模分析
843仿鸟扑翼空中机器人机体建模
分析
85基于仿生学习的扑翼空中机器人的
控制方法探索
851中枢模式发生器
852从人工机械角度模拟动物运动
853基于CPG的动作学习与控制
854仿生学习与控制的方法在扑翼
空中机器人上的应用仿真案例
86本章小结
参考文献
第9章空中机器人集群系统
91无人机集群系统的发展
911无人机集群系统的军事发展
912无人机集群系统的民用发展
92集群系统基本概念
921典型生物集群行为
922生物集群系统的基本概念与
内涵
923空中机器人集群系统
93空中机器人集群控制基础
931空中机器人集群控制目标
932空中机器人集群控制方法
933空中机器人集群控制重要技术
94空中机器人编队控制基础
941空中机器人编队控制概念
942空中机器人编队条件假设
943空中机器人编队运动模型
944基于人工势场法的空中机器人
编队控制策略
945仿真实验
95异构多智能体系统的编队控制问题
951异构空中机器人和地面移动
机器人系统
952应用与发展
953异构多机器人系统的编队控制
954仿真实验
96本章小结
参考文献
第10章空中机器人健康管理系统
101健康管理的定义和意义
1011健康管理系统的定义
1012综合飞行器健康管理系统
102影响空中机器人健康飞行的因素
1021传感器故障
1022执行机构故障
1023故障模型
103故障诊断
1031基于解析模型的故障诊断
方法
1032基于专家知识的故障诊断
方法
1033基于信号的故障诊断方法
104容错控制
1041被动容错控制
1042主动容错控制
1043容
