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人工智能：智能機器人 ( 簡體 字) |
| 作者：陸建峰,王瓊等 | 類別：1. -> 程式設計 -> 人工智慧
2. -> 電子工程 -> 機器人 |
| 譯者： |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 53222
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NT售價： 440 元 |
| 出版日：8/1/2020 |
| 頁數：248 |
| 光碟數：0 |
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站長推薦：   |
| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787121382840 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：機器人學（Robotics）作為一門高度交叉的前沿學科，涉及自動控制、機械工程、材料科學、計算機科學、電子科學及人工智能等多門學科，是現代科學技術發展最活躍的領域之一。
隨著社會的發展，人們對機器人的要求越來越高，不僅希望機器人可以在家庭、學校、醫院等環境中成為人們的助手，更希望機器人能夠逐步代替人們在眾多復雜、未知甚至危險的環境中發揮重要作用，如搜索救援、月球探索、爆炸物探測、軍事戰斗等，這就要求機器人具備較高的智能。因此，機器人學與人工智能有著十分密切的關系。
智能機器人幾乎是伴隨著人工智能而產生的。一方面，智能機器人技術的發展需要人工智能技術的支撐，不斷發展的人工智能技術也有助于智能機器人性能的提升；另一方面，智能機器人技術的發展又為人工智能技術的發展帶來了新的推動力，并提供了一個很好的試驗與應用場所。也就是說，智能機器人作為人工智能技術呈現的載體，促進了問題求解、任務規劃、知識表示和智能系統等理論與技術的進一步發展。
現實中的機器人，其外形往往是多種多樣的，有些在外形上和人的外形類似，被稱為類人機器人或人形機器人，這類機器人可以模仿人們執行某些任務時的行為，如行走、拾取、搬運等；有些機器人在外形上和人的外形相差很大，如無人駕駛車輛就是一種典型代表。
智能機器人所處的環境往往是未知的、難以預測的，在研究智能機器人過程中，主要會涉及多傳感器信息融合、導航與定位、路徑規劃、智能控制、多機器人協同、人機交互等關鍵技術。
本書從一個相對系統化的角度對智能機器人的相關技術進行了介紹，希望能為從事智能機器人研究、開發和應用的人員提供參考。
本書共9章，各章內容安排如下：
第1章為緒論。本章首先從機器人學和機器人三定律入手，介紹了國內外機器人的發展情況，以及機器人的發展歷程；然后在此基礎上介紹機器人的一些基本概念，如機器人的定義與特點、結構與分類；接著介紹了人工智能的發展，并對機器人學與人工智能的關系進行分析；最后介紹了機器人學的知識圖譜和研究方向。
第2章為機器人學的數學基礎。機器人學的研究離不開各物體間以及物體與機器人間的空間關系。本章主要介紹這些空間關系的表示和變換方法，如位置、方位和位姿的表示，坐標變換，以及通用旋轉變換。
第3章為智能機器人體系結構。體系結構是從體系層面對智能機器人系統結構進行的表述。本章首先介紹了智能機器人常見的三種體系結構，即慎思式系統結構、反應式系統結構和混合式系統結構；然后給出了針對一些特殊場景和特殊應用的新型體系結構；最后對機器人操作系統進行了簡要的介紹。
第4章為智能機器人中的傳感器。在智能機器人系統中，傳感器是指那些起到內部反饋控制作用或感知與外部環境的相互作用的裝置。智能機器人中的傳感器可以分為內部傳感器和外部傳感器，本章首先對常見的內部傳感器和外部傳感器進行了介紹，然后重點介紹了視覺傳感器和距離傳感器。
第5章為環境感知與建模。即時定位與地圖構建（SLAM）是機器人感知環境的重要技術。本章首先介紹了SLAM中的常用模型，然后介紹了地圖構建中的常用地圖，接著介紹了機器人的定位技術，最后對SLAM的研究方法、現狀及方向進行了詳細的介紹。
第6章為路徑規劃。路徑規劃是機器人技術的主要研究內容之一。路徑規劃是指基于環境地圖，在一定的約束條件下，搜索一條最優可通行路徑。本章首先簡單介紹了環境地圖常用的表示方法，然后介紹了路徑規劃技術，最后對幾種常用的全局路徑規劃算法和局部路徑規劃算法進行了詳細的介紹。
第7章為機器人控制。對機器人的運動進行控制，使其按預定方式運動，是設計機器人的目的。本章首先介紹了機器人控制的基礎理論，即對機器人的運動學和動力學進行描述；然后圍繞機器人的具體控制問題展開了論述，重點介紹了機器人的傳統控制方法和智能控制方法。
第8章為多機器人協同。在面對一些大型的復雜場景以及對處理能力和實時性要求較高的任務時，單機器人越來越難以勝任，因此多機器人協作系統成為機器人學的一個重要研究課題。本章首先對多機器人系統進行了概述，然后對多機器人系統的三個主要研究內容，即多機器人的協同感知、協同作業和協同編隊，進行了詳細的介紹。
第9章為智能機器人的HRI。人-機器人交互（HRI）技術是人機交互（HCI）技術在機器人領域的發展，已成為機器人領域的重要研究方向之一。本章先對HCI技術進行了概述，然后介紹了HRI相關理論，最后對智能HRI的關鍵技術進行了論述。
本書除了署名的作者，劉華峰、董文杰、洪洋、張佳程等研究生也參與了部分章節的編寫。
限于作者水平，本書難免會有疏漏和不足之處，敬請廣大讀者朋友批評指正。
作者2020年5月于南京 |
內容簡介：本書首先簡要介紹機器人和機器人學的概況，以及機器人學的數學基礎，然后分別詳細討論智能機器人體系結構、智能機器人中的傳感器、環境感知與建模、路徑規劃、機器人控制、多機器人協同，以及智能機器人的HRI等內容。 |
目錄：第1章 緒論1
1.1 機器人的發展1
1.1.1 機器人學的起源和機器人三定律1
1.1.2 國外機器人的發展情況2
1.1.3 國內機器人的發展情況3
1.1.4 機器人的發展歷程4
1.2 機器人的基本概念5
1.2.1 機器人的定義與特點5
1.2.2 機器人的結構和分類7
1.3 機器人學與人工智能11
1.3.1 人工智能的發展11
1.3.2 機器人學與人工智能的關系12
1.4 機器人學的研究領域13
1.4.1 機器人學的知識圖譜13
1.4.2 機器人學的研究方向14
第2章 機器人學的數學基礎17
2.1 位置和姿態的表示17
2.1.1 位置的表示17
2.1.2 方位的表示18
2.1.3 位姿的表示19
2.2 坐標變換19
2.2.1 平移坐標變換和旋轉坐標變換20
2.2.2 齊次坐標變換22
2.3 通用旋轉變換26
2.3.1 通用旋轉變換公式27
2.3.2 等效轉角與轉軸29
第3章 智能機器人體系結構31
3.1 慎思式體系結構31
3.2 反應式體系結構33
3.3 混合式體系結構34
3.4 新型體系結構37
3.4.1 自組織體系結構38
3.4.2 分布式體系結構39
3.4.3 社會機器人體系結構40
3.5 機器人操作系統41
第4章 智能機器人中的傳感器43
4.1 內部傳感器44
4.1.1 規定位置檢測的內部傳感器44
4.1.2 位置、角度測量傳感器45
4.1.3 速度傳感器47
4.2 外部傳感器47
4.3 視覺傳感器49
4.3.1 光電二極管與光電轉換器49
4.3.2 位置敏感探測器49
4.3.3 CCD圖像傳感器50
4.3.4 CMOS圖像傳感器51
4.3.5 紅外傳感器52
4.4 距離傳感器52
4.4.1 超聲波距離傳感器53
4.4.2 激光雷達53
4.4.3 毫米波雷達58
4.4.4 深度攝像機60
第5章 環境感知與建模65
5.1 SLAM中的常用模型65
5.1.1 坐標系模型65
5.1.2 機器人位置模型66
5.1.3 里程計或控制命令模型66
5.1.4 運動模型67
5.1.5 傳感器觀測模型68
5.1.6 噪聲模型68
5.2 地圖構建中的常用地圖及其選擇標準69
5.3 機器人定位技術72
5.3.1 相對定位技術73
5.3.2 絕對定位技術74
5.4 即時定位與地圖構建的研究方法、現狀及方向75
5.4.1 基于卡爾曼濾波器和擴展卡爾曼濾波器的研究方法77
5.4.2 基于粒子濾波器的研究方法79
5.4.3 基于圖優化的研究方法81
5.4.4 SLAM的研究現狀82
5.4.5 SLAM的研究方向89
第6章 路徑規劃91
6.1 環境地圖的表示91
6.1.1 拓撲地圖92
6.1.2 度量地圖93
6.1.3 混合地圖95
6.2 路徑規劃技術95
6.2.1 全局路徑規劃95
6.2.2 局部路徑規劃98
6.3 全局路徑規劃算法100
6.3.1 A*算法100
6.3.2 D* Lite算法105
6.3.3 基于蟻群算法的路徑規劃108
6.4 局部路徑規劃算法112
6.4.1 基于滾動窗口的局部路徑規劃算法112
6.4.2 Morphin算法116第7章機器人控制123
7.1 機器人運動學123
7.1.1 運動學概述124
7.1.2 運動的描述與分析126
7.1.3 基于麥克納姆輪的全向移動平臺的運動分析133
7.2 機器人動力學137
7.2.1 動力學概述137
7.2.2 動力學分析方法138
7.2.3 立方體機器人動力學分析142
7.3 機器人的傳統控制145
7.3.1 機器人的運動控制145
7.3.2 機器人的軌跡規劃和軌跡控制149
7.3.3 機器人的力控制155
7.4 機器人的智能控制160
7.4.1 智能控制概述160
7.4.2 智能控制系統分類及應用161
第8章 多機器人協同175
8.1 多機器人系統概述175
8.2 多機器人協同感知178
8.3 多機器人協同作業186
8.3.1 市場拍賣方法186
8.3.2 情感招募方法188
8.4 多機器人協同編隊191
8.4.1 基于領航者-跟隨者的方法193
8.4.2 基于虛擬結構的方法196
第9章 智能機器人的HRI201
9.1 HCI技術概述201
9.1.1 HCI的作用201
9.1.2 HCI過程涉及的元素202
9.1.3 HCI技術的發展203
9.2 HRI相關理論203
9.2.1 HRI技術的發展204
9.2.2 HRI模式的分類206
9.2.3 面向不同應用領域的HRI模式210
9.2.4 HRI的評估212
9.3 智能HRI的關鍵技術215
9.3.1 智能HRI的特點216
9.3.2 自然語言交互217
9.3.3 手勢交互218
9.3.4 腦機交互222
9.3.5 虛擬現實交互224
9.3.6 多模態交互226
參考文獻229 |
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