移动机器人技术基础与制作

第1章 绪论 1.1 移动机器人概述 1.1.1 移动机器人的定义 1.1.2 移动机器人的发展概况 1.2 移动机器人的结构与分类 1.2.1 移动机器人的结构 1.2.2 移动机器人的分类 1.3 移动机器人的研究领域及关键技术 1.4 移动机器人的应用及展望第2章 移动机器人的传感器 2.1 机器人内部传感器 2.1.1 位置传感器 2.1.2 姿态传感器 2.1.3 压力传感器 2.1.4 加速度传感器 2.2 机器人外部传感器 2.2.1 接近觉传感器 2.2.2 触觉传感器 2.2.3 力觉传感器 2.2.4 温度传感器 2.2.5 气体传感器 2.2.6 听觉传感器 2.2.7 视觉传感器 2.2.8 深度传感器 2.3 传感器的性能指标 2.4 多传感器信息融合技术 2.4.1 多传感器信息融合的关键问题 2.4.2 信息融合的具体方法 2.4.3 多传感器信息融合的结构和控制 2.5 小结 2.6 练习题第3章 移动机器人的通信技术 3.1 移动机器人通信系统的特点与设计 3.1.1 移动机器人通信的特点 3.1.2 移动机器人通信系统设计 3.2 常用无线通信技术及在移动机器人中的应用 3.2.1 移动通信系统简介 3.2.2 移动通信网络在机器人中的应用 3.2.3 红外技术 3.2.4 蓝牙通信技术 3.2.5 ZigBee通信技术 3.2.6 Wi-Fi通信息技术 3.2.7 Ad Hoc通信技术 3.2.8 UWB超宽带通信息技术 3.3 基于Internet/Web的远程移动机器人 3. 3.1 基于Internet的远程机器人 3.3.2 基于Web的远程机器人 3.4 物联网技术 3.4.1 物联网定义及本质 3.4.2 物联网的技术特点 3.5 小结 3.6 练习题第4章 移动机器人运动学与动力学 4.1 机器人位置运动学 4.1.1 空间点表示 4.1.2 齐次变换的表示 4.2 机器人的运动学 4.2.1 正运动学分析 4.2.2 机器人的工作空间研究 4.2.3 逆运动学求解 4.3 微分运动和速度 4.3.1 微分关系 4.3.2 刚体运动的速度 4.3.3 雅可比矩阵 4.4 移动机器人动力学 4.4.1 牛顿-欧拉方程 4.4.2 轮式机器人的动力学分析 4.5 小结 4.6 练习题第5章 移动机器人控制技术 5.1 经典控制技术 5.1.1 模拟PID控制器的数学模型 5.1.2 数字PID控制器的数学模型 5.2 现代控制技术 5.2.1 机器人变结构控制 5.2.2 机器人自适应控制 5.3 智能控制技术 5.3.1 智能控制的基本概念 5.3.2 智能控制系统的分类 5.3.3 移动机器人的轨迹跟踪迭代学习控制 5.3.4 移动机器人模糊神经网络避障 5.4 小结 5.5 练习题第6章 移动机器人视觉技术 6.1 移动机器人视觉系统 6.1.1 移动机器人视觉系统概述 6.1.2 移动机器人单目视觉系统 6.1.3 移动机器人双目视觉系统 6.1.4 移动机器人全景视觉系统 6.1.5 移动机器人网络摄像头 6.2 摄像机标定 6.2.1 摄像机的畸变模型 6.2.2 摄像机标定技术 6.3 灰度图像处理 6.3.1 二值图像处理 6.3.2 图像分割 6.4 彩色图像处理 6.4.1 颜色空间 6.4.2 颜色分割 6.5 移动机器人视觉导航 6.5.1 室内移动机器人视觉导航 6.5.2 ALV的视觉导航 6.6 小结 6.7 练习题第7章 移动机器人定位与路径规划 7.1 定位的概念 7.2 移动机器人的相对定位 7.3 移动机器人的绝对定位 7.3.1 GPS定位 7.3.2 路标定位 7.4 路径规划、环境理解与环境建模 7.4.1 路径规划的概念 7.4.2 环境理解 7.4.3 环境建模的典型方法 7.5 A *／D*法进行路径规划 7.5.1 状态空间搜索 7.5.2 A*算法路径规划 7.5.3 D*算法路径规划 7.6 遗传算法动态路径规划 7.7 基于视觉与自适应模糊的路径导航 7.8 移动机器人同步定位与地图构建 7.8.1 同步定位与地图构建综述 7.8.2 同步定位与地图构建的关键问题 7.8.3 基于EKF模型的SLAM算法 7.8.4 基于卡尔曼滤波器的SLAM实例 7.9 小结 7.10 练习题第8章 移动机器人人工智能 8.1 人工智能简介 8.1.1 人工智能的基础 8.1.2 人工智能的研究阶段 8.1.3 人工智能的研究对象和范围 8.1.4 人工智能的研究与应用领域 8.1.5 人工智能的发展方向 8.2 人工智能在移动机器人领域的典型应用 8.2.1 规划技术 8.2.2 感知技术 8.2.3 专家系统 8.2.4 自然语言理解 8.3 人工智能在移动机器人领域中的应用举例 8.3.1 专家系统在移动机器人控制中的应用 8.3.2 人工智能在移动机器人自主导航技术中的应用 8.4 小结 8.5 练习题第9章 移动机器人人机接口 9.1 人机接口的概念 9.2 国内外研究状况 9.3 移动机器人人机接口 9.3.1 基于操纵杆控制的人机接口 9.3.2 基于按键、菜单、触摸屏控制的人机接口 9.3.3 基于语音的人机接口 9.3.4 基于手势的人机接口 9.3.5 基于呼吸控制的人机接口 9.3.6 基于注视机制的人机接口 9.3.7 基于眼动控制的人机接口 9.3.8 基于脑波信号的人机接口 9.3.9 基于肌电信学的人机接口 9.3.10 远程控制系统中的人机接口 9.4 智能轮椅人机接口 9.5 信息无障碍人机交互 9.5.1 信息无障碍 9.5.2 信息无障碍关键技术 9.5.3 无障碍人机交互 9.6 理想的人机交互与新一代人机交互展望 9.7 小结 9.8 练习题第10章 智能轮椅 10.1 概述 10.1.1 引言 10.1.2 智能轮椅的国内外研究现状 10.1.3 智能轮椅的发展趋势 10.2 智能轮椅的机构及功能分析 10.2.1 智能轮椅的系统结构 10.2.2 智能轮椅系统的硬件结构 10.2.3 智能轮椅系统的功能分析 10.3 智能轮椅的导航与交互 10.3.1 智能轮椅的导航系统 10.3.2 智能轮椅的人机交互系统 10.4 小结 10.5 练习题第11章 智能声控机器人的制作 11.1 微控制器主板的制作 11.2 电源的选择或制作 11.2.1 保险丝的选择 11.2.2 倍压和极性转换 11.2.3 电池电压检测器 11.3 步进电机驱动器的制作 11.3.1 步进电机参数 11.3.2 步进电机的控制 11.4 语音控制的制作 11.5 PIC步进电机驱动器的制作 11.6 软件系统设计 11.7 小结 11.8 练习题参考文献名词索引

张毅、罗元、徐晓东编写的这本《移动机器人技术基础与制作》从移动机器人技术基础出发，全面介绍了与智能移动机器人相关的运动学、动力学、控制技术、传感器技术、通信技术、人工智能等内容，并结合本人的研究工作，深入浅出地探讨了人机接口、智能轮椅、声控机器人制作等知识，既有广度又有深度。本书的内容可以很好地满足机器人爱好者扩展视野的需要，也将对学生、教师、科研工作者学习智能移动机器人大有裨益。 张毅、罗元、徐晓东编写的这本《移动机器人技术基础与制作》共分11章，内容包括移动机器人运动 学与动力学、移动机器人控制技术、移动机器人的传感器、移动机器人动力学、机器人视觉、移动机器人 的通信、移动机器人人机接口、移动机器人人工智能、智能轮椅、智能声控机器人的制作等。本书内容丰 富、条理清晰，从理论与实践出发，结合作者研究过程中的一些心得体会，在简单阐述理论的基础上，通 过实际例子来讲解，力求使读者能较快掌握移动机器 人基础与制作方面的相关知识。 《移动机器人技术基础与制作》可作为自动化、计算机、电子信息、机械工程等相关专业本科生和研 究生教材，也可供相关教学、科研与工程技术人员阅 读和参考。