作者：程磊
页数：248
出版社：电子工业出版社
出版日期：2023
ISBN：9787121460586
电子书格式：pdf/epub/txt
内容简介
本书主要介绍智能机器人的产生及发展、典型的机器人系统和智能机器人系统基础、感知系统、导航技术、协作系统、控制与自学习、仿真与软件设计、机电控制系统设计、竞赛及应用等。本书结合“结果导向思维”，应用 OBE 理念编写，凸显了“智能”特色，落实了“思政贯通”教学主线。本书突出“智能化”机器人特色，以“智能”为主轴展开，有助于学生跳出传统工业机器人的单一学习思路，帮助学生全面认知机器人。本书配有在线课程“机器人技术导论”（“智慧树”平台），以及教学大纲、PPT、习题解答、课程思政等资源，读者可登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）下载。本书适合作为高等院校机器人工程、自动化、电子信息与机械电子工程等专业的本科生或硕士生的引导性教材或参考书，也可作为工科学生机器人活动、相关学科竞赛教材，还可供有关工程技术人员参考。
作者简介
程磊，男，武汉科技大学信息科学与工程学院院长助理、教授、武汉科技大学教学模范、自动化系主任／责任教授，兼任中国人工智能学会青年工作委员会常务委员、中国人工智能学会智能机器人专业委员会常务委员，入选”湖北省新世纪高层次人才工程”，被评为武汉市洪山区十大优秀青年；获国际国内学术奖10项，以及国家、湖北省教学成果奖各1项；承担国家级、省部级教研项目3项；指导学生在”挑战杯”、”创青春”、全国大学生机器人Robocon大赛上获得国家奖7项。
目录
第1 章 智能机器人概论 ………………………………………………………………………………….. 1
1.1 智能机器人的产生与发展 …………………………………………………………………. 2
1.1.1 机器人的产生 ………………………………………………………………………………… 2
1.1.2 机器人的概念 ………………………………………………………………………………… 2
1.1.3 机器人的发展历程 …………………………………………………………………………. 3
1.1.4 机器人的应用领域 …………………………………………………………………………. 5
1.1.5 机器人的发展趋势 …………………………………………………………………………. 6
1.2 典型的机器人系统 ……………………………………………………………………………… 8
1.2.1 机械系统 ……………………………………………………………………………………….. 8
1.2.2 驱动系统 ……………………………………………………………………………………….. 9
1.2.3 感知系统 ……………………………………………………………………………………….. 9
1.2.4 控制系统 ……………………………………………………………………………………… 10
1.2.5 通信系统 ……………………………………………………………………………………… 10
习题1 ………………………………………………………………………………………………………….. 11
第2 章 智能机器人系统基础 ………………………………………………………………………… 13
2.1 智能机械臂结构 ………………………………………………………………………………… 14
2.1.1 机械臂的分类与作用 ……………………………………………………………………. 14
2.1.2 机械臂机构设计 …………………………………………………………………………… 18
2.2 智能机器人行走机构 ……………………………………………………………………….. 23
2.2.1 轮式行走机构 ………………………………………………………………………………. 23
2.2.2 履带式行走机构 …………………………………………………………………………… 25
2.2.3 足式行走机构 ………………………………………………………………………………. 27
2.3 智能机器人驱动技术 ……………………………………………………………………….. 29
2.3.1 驱动电动机 ………………………………………………………………………………….. 29
2.3.2 驱动控制 ……………………………………………………………………………………… 33
2.3.3 驱动电源 ……………………………………………………………………………………… 34
习题2 ………………………………………………………………………………………………………….. 37
第3 章 智能机器人感知系统 ………………………………………………………………………… 39
3.1 智能感知系统构成 ……………………………………………………………………………. 40
3.1.1 感知系统的组成 …………………………………………………………………………… 41
3.1.2 感知系统的分布 …………………………………………………………………………… 42
3.2 距离感知 ……………………………………………………………………………………………. 45
3.2.1 声呐测距 ……………………………………………………………………………………… 45
3.2.2 红外测距 ……………………………………………………………………………………… 47
3.2.3 超声波测距 ………………………………………………………………………………….. 48
3.2.4 激光测距 ……………………………………………………………………………………… 48
3.3 位姿感知 ……………………………………………………………………………………………. 49
3.3.1 旋转位移测量 ………………………………………………………………………………. 49
3.3.2 姿态航向测量 ………………………………………………………………………………. 51
3.4 力觉感知 ……………………………………………………………………………………………. 54
3.4.1 触觉传感器 ………………………………………………………………………………….. 55
3.4.2 力觉传感器 ………………………………………………………………………………….. 56
3.4.3 滑觉传感器 ………………………………………………………………………………….. 57
3.4.4 接近觉传感器 ………………………………………………………………………………. 58
3.5 视觉感知 ……………………………………………………………………………………………. 59
3.5.1 图像采集与图像处理 ……………………………………………………………………. 59
3.5.2 视觉系统 ……………………………………………………………………………………… 61
3.6 听觉感知 ……………………………………………………………………………………………. 63
3.6.1 语音采集 ……………………………………………………………………………………… 63
3.6.2 语音识别 ……………………………………………………………………………………… 64
3.7 嗅觉与味觉感知 ……………………………………………………………………………….. 65
3.7.1 嗅觉感知 ……………………………………………………………………………………… 65
3.7.2 味觉感知 ……………………………………………………………………………………… 67
3.8 多传感器数据融合 ……………………………………………………………………………. 68
3.8.1 多传感器数据融合的定义与目的 ………………………………………………….. 68
3.8.2 多传感器数据融合的特点 …………………………………………………………….. 68
3.8.3 数据融合的三个层次 ……………………………………………………………………. 68
3.8.4 数据融合方法和融合模式 …………………………………………………………….. 69
3.8.5 多传感器数据融合的应用 …………………………………………………………….. 71
习题3 ………………………………………………………………………………………………………….. 72
第4 章 智能机器人导航技术 ………………………………………………………………………… 74
4.1 导航系统的概念 ………………………………………………………………………………… 75
4.2 导航系统的分类 ………………………………………………………………………………… 75
4.3 地图构造 ……………………………………………………………………………………………. 77
4.3.1 拓扑图 …………………………………………………………………………………………. 77
4.3.2 特征图 …………………………………………………………………………………………. 78
4.3.3 网格图 ………………………………………………………………………………
1.1 智能机器人的产生与发展 …………………………………………………………………. 2
1.1.1 机器人的产生 ………………………………………………………………………………… 2
1.1.2 机器人的概念 ………………………………………………………………………………… 2
1.1.3 机器人的发展历程 …………………………………………………………………………. 3
1.1.4 机器人的应用领域 …………………………………………………………………………. 5
1.1.5 机器人的发展趋势 …………………………………………………………………………. 6
1.2 典型的机器人系统 ……………………………………………………………………………… 8
1.2.1 机械系统 ……………………………………………………………………………………….. 8
1.2.2 驱动系统 ……………………………………………………………………………………….. 9
1.2.3 感知系统 ……………………………………………………………………………………….. 9
1.2.4 控制系统 ……………………………………………………………………………………… 10
1.2.5 通信系统 ……………………………………………………………………………………… 10
习题1 ………………………………………………………………………………………………………….. 11
第2 章 智能机器人系统基础 ………………………………………………………………………… 13
2.1 智能机械臂结构 ………………………………………………………………………………… 14
2.1.1 机械臂的分类与作用 ……………………………………………………………………. 14
2.1.2 机械臂机构设计 …………………………………………………………………………… 18
2.2 智能机器人行走机构 ……………………………………………………………………….. 23
2.2.1 轮式行走机构 ………………………………………………………………………………. 23
2.2.2 履带式行走机构 …………………………………………………………………………… 25
2.2.3 足式行走机构 ………………………………………………………………………………. 27
2.3 智能机器人驱动技术 ……………………………………………………………………….. 29
2.3.1 驱动电动机 ………………………………………………………………………………….. 29
2.3.2 驱动控制 ……………………………………………………………………………………… 33
2.3.3 驱动电源 ……………………………………………………………………………………… 34
习题2 ………………………………………………………………………………………………………….. 37
第3 章 智能机器人感知系统 ………………………………………………………………………… 39
3.1 智能感知系统构成 ……………………………………………………………………………. 40
3.1.1 感知系统的组成 …………………………………………………………………………… 41
3.1.2 感知系统的分布 …………………………………………………………………………… 42
3.2 距离感知 ……………………………………………………………………………………………. 45
3.2.1 声呐测距 ……………………………………………………………………………………… 45
3.2.2 红外测距 ……………………………………………………………………………………… 47
3.2.3 超声波测距 ………………………………………………………………………………….. 48
3.2.4 激光测距 ……………………………………………………………………………………… 48
3.3 位姿感知 ……………………………………………………………………………………………. 49
3.3.1 旋转位移测量 ………………………………………………………………………………. 49
3.3.2 姿态航向测量 ………………………………………………………………………………. 51
3.4 力觉感知 ……………………………………………………………………………………………. 54
3.4.1 触觉传感器 ………………………………………………………………………………….. 55
3.4.2 力觉传感器 ………………………………………………………………………………….. 56
3.4.3 滑觉传感器 ………………………………………………………………………………….. 57
3.4.4 接近觉传感器 ………………………………………………………………………………. 58
3.5 视觉感知 ……………………………………………………………………………………………. 59
3.5.1 图像采集与图像处理 ……………………………………………………………………. 59
3.5.2 视觉系统 ……………………………………………………………………………………… 61
3.6 听觉感知 ……………………………………………………………………………………………. 63
3.6.1 语音采集 ……………………………………………………………………………………… 63
3.6.2 语音识别 ……………………………………………………………………………………… 64
3.7 嗅觉与味觉感知 ……………………………………………………………………………….. 65
3.7.1 嗅觉感知 ……………………………………………………………………………………… 65
3.7.2 味觉感知 ……………………………………………………………………………………… 67
3.8 多传感器数据融合 ……………………………………………………………………………. 68
3.8.1 多传感器数据融合的定义与目的 ………………………………………………….. 68
3.8.2 多传感器数据融合的特点 …………………………………………………………….. 68
3.8.3 数据融合的三个层次 ……………………………………………………………………. 68
3.8.4 数据融合方法和融合模式 …………………………………………………………….. 69
3.8.5 多传感器数据融合的应用 …………………………………………………………….. 71
习题3 ………………………………………………………………………………………………………….. 72
第4 章 智能机器人导航技术 ………………………………………………………………………… 74
4.1 导航系统的概念 ………………………………………………………………………………… 75
4.2 导航系统的分类 ………………………………………………………………………………… 75
4.3 地图构造 ……………………………………………………………………………………………. 77
4.3.1 拓扑图 …………………………………………………………………………………………. 77
4.3.2 特征图 …………………………………………………………………………………………. 78
4.3.3 网格图 ………………………………………………………………………………
