仿人机器人

《智能科学技术著作丛书》序

前言

第1章绪论

第2章立体视觉系统

2.1机器视觉

2.2立体视觉基础

2.2.1模式匹配原理

2.2.2立体视觉处理

2.2.3立体匹配方法

2.3立体视觉伺服

2.4立体视觉系统构成

2.4.1系统组成

2.4.2工作原理

2.5立体视觉控制系统

2.5.1控制系统分析

2.5.2软件和硬件设计

2.5.3数据处理过程

2.5.4接口电路设计

2.6立体视觉控制实验

2.6.1人眼构造与成像原理

2.6.2两眼运动控制神经

2.6.3两眼运动控制系统

2.6.4两眼运动控制模型

2.6.5两眼运动控制仿真

第3章立体视觉系统应用

3.1人脸追踪与识别

3.2人脸模式分析

3.2.1人脸模式的特征提取

3.2.2人脸检测算法

3.2.3人脸定位算法

3.2.4图像校正

3.2.5立体匹配

3.2.6深度图提炼

3.2.7深度分割

3.2.8颜色分割

3.2.9肤色空间定义

3.2.10几何与颜色信息融合

3.3人脸跟踪

3.4人脸特征提取与识别

3.4.1特征提取和识别方法

3.4.2提取和识别算法设计

3.5人脸追踪与识别实验

第4章五指形灵巧手

4.1机械手

4.2灵巧手研究现状

4.2.1灵巧手代表性成果分析

4.2.2五指形灵巧手研究成果分析

4.3五指形灵巧手数学建模

4.3.1数学建模的理论基础

4.3.2五指形灵巧手数学建模

4.3.3五指形灵巧手运动学模型

4.4五指形灵巧手设计

4.4.1五指形灵巧手构成

4.4.2执行器控制装置构成

4.4.3分布式触觉传感器

4.5双腕协调控制

4.5.1双腕协调控制特征

4.5.2控制系统设计

第5章五指形灵巧手作业

5.1作业描述系统

5.1.1机器人程序设计语言

5.1.2状态和事件

5.1.3状态行动事件网络

5.2双腕协调作业

5.2.1抓纸作业实验

5.2.2右手拿剪刀动作的作业描述

5.2.3双腕协调剪切作业试验

5.3五指形灵巧手研究展望

第6章二足步行建模与控制

6.1步态分析

6.1.1二足步行周期

6.1.2零力矩点(ZMP)

6.2二足步行控制原理

6.3二足步行机构建模

6.3.1二足步行机构

6.3.2二足步行模型

6.4二足步行控制

6.4.1二足步行控制任务

6.4.2二足步行控制方法

6.4.3二足步行类别

6.5二足步行的主要问题

6.6动态二足步行算法

6.6.1基本原理

6.6.2模型系统

6.6.3基于ZMP的动态步行补偿方法

6.6.4基于ZMP误差的动态步行算法

第7章二足步行机构设计与示教

7.1硬件系统

7.1.1系统设计规格

7.1.2各关节的二足步行约束

7.1.3驱动装置

7.2软件系统

7.2.1基本结构与功能

7.2.2软件系统设计

7.3试验方法

7.3.1参考运动生成

7.3.2ZMP轨迹规划

7.3.3下肢运动轨迹生成

7.3.4试验环境

7.4试验结果

7.4.1棍状模型试验结果

7.4.2点状模型试验结果

7.4.3试验分析与总结

7.5虚拟示教系统

7.5.1仿人机器人示教

7.5.2开发环境及软件架构

7.5.3仿人机器人手臂的示教

7.5.4仿人机器人双腿的示教

7.5.5示教动作的轨迹规划与仿真

7.5.6示教系统应用

7.5.7小结

第8章网格计算平台

8.1仿人机器人与网格

8.2分层网格设计

8.3控制系统设计

8.3.1总体设计

8.3.2分层网格实现方法

8.4实验室网格系统

8.4.1LabGrid系统结构

8.4.2LabGrid运作方式

8.4.3LabGrid分析与设计

8.4.4LabGrid实验与结果

8.4.5小结

8.5网格计算平台

8.5.1网格计算平台构成

8.5.2基于网格的智能层设计

8.5.3智能层体系结构

8.5.4网格计算平台演示

8.5.5小结

第9章人机交互技术

9.1人机交互研究现状

9.1.1人机交互技术及其发展

9.1.2人与机器人交互

9.2选择性感知研究现状

9.3基于选择性注意的感知方法

9.3.1选择性注意的理论和模型

9.3.2基于选择性注意机制的感知方法

9.3.3实验与讨论

9.3.4小结

9.4基于情感和个性的注意控制方法

9.4.1人工情感与个性

9.4.2实验与讨论

9.4.3小结

第10章智能交互模型

10.1上下文感知及计算

10.1.1上下文信息及感知

10.1.2上下文信息感知策略

10.1.3上下文感知计算

10.2仿人机器人IHS交互试验

10.2.1IHS原型的总体介绍

10.2.2视觉及语音交互采用的关键技术

10.2.3IHS的交互行为设计及实例研究

10.3小结

10.4结论与展望

参考文献

　　为了促进我国仿人机器人的研究与开发，作者在本书中详尽地介绍了与仿人机器人的立体视觉系统、五指形灵巧手、二足步行机构等相关的基础理论和最新研究成果。本书所述的具有视觉和触觉的仿人机器人可以代替或者帮助人类在繁重、危险、恶劣、极限等环境下完成各种复杂的作业。作者本着理论与实践相结合、深入浅出的原则，在参考了国内外大量文献的基础上，编写了这本学术性和实用性都很强的著作，以便为上述领域里的科研工作者、工程技术人员和高等院校师生从事仿人机器人研究与开发提供参考和范例。　　本书依照仿人机器人双眼、双手、双脚、大脑的顺序，首先详细地介绍了仿人机器人立体视觉的基本原理、视觉模型、控制系统和控制方法。其次，对于仿人机器人五指形灵巧手的各个指关节及其驱动机构、分布于各个手指和手掌上的触觉传感器、手腕臂控制方法和作业描述语言进行了深入的阐述。最后，对如何驱动仿人机器人二足步行机构、仿人机器人虚拟示教方法和人机交互关键技术进行了全面的分析。此外，在相关的章节也给出了一个具有视觉和触觉的仿人机器人(包括立体视觉装置、五指形灵巧手和二足步行机构等)完成若干作业的实例。　　本书可以作为在机械制造、化工生产、核电维修、军事战斗、医疗手术、科学研究、办公事务、教育娱乐、家庭服务等各个行业从事仿人机器人科学研究和应用开发的科学工作者、工程技术人员和高等院校师生的参考书。【作者简介】　　肖南峰，博士，男，1962年11月生，现为华南理工大学计算机科学与工程学院教授，博士生导师。2001年6月毕业于横浜(滨)国立大学，获工学博士学位；2001年9月至2002年9月在澳大利亚Deakin大学从事智能机器人研究。肖南峰博士先后主持和完成了二项国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金重点项目、教育部留学回国人员科研启动基金项目、广东省教育厅高校现代教育技术“151工程”项目、华南理工大学“211工程”和“985工程”学科建设基金项目，以及教学研究基金项目等20余项与智能机器人相关的课题研究，在国内外著名的学术刊物、IEEE国际会议和国内学术会议上发表了近百篇论文，其中被SCI、EI、ISTP等三大索引收录30多篇(次)，已经申请和获得5项发明及实用新型专利和7个软件版权。