清華科技大講堂：智能機器人原理與實(shí)踐簡(jiǎn)介，目錄書(shū)摘

　　本書(shū)主要介紹智能機器人系統的運動(dòng)控制、智能感知、通信系統、視覺(jué)技術(shù)、語(yǔ)音技術(shù)、導航與路徑規劃等方面內容。本書(shū)編撰從創(chuàng )新能力較強的應用型人才培養角度出發(fā)，重視理論與實(shí)踐結合，并力求深入淺出。

　　可作為高等院校智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)、自動(dòng)化、電子信息與機械電子工程等專(zhuān)業(yè)的本科生和碩士生作為教材或參考書(shū)使用，也可作為工科學(xué)生機器人創(chuàng )新實(shí)踐活動(dòng)、相關(guān)學(xué)科競賽的培訓教材或供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

　　本書(shū)主要介紹智能機器人系統的運動(dòng)控制、智能感知、通信系統、視覺(jué)技術(shù)、語(yǔ)音技術(shù)、導航與路徑規劃等內容。本書(shū)注重系統性、全面性，特別是將新的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )與智能機器人、服務(wù)機器人的語(yǔ)音合成與識別技術(shù)等內容引入教學(xué)中。

　　本書(shū)編撰從創(chuàng )新能力較強的應用型人才培養角度出發(fā)，重視理論與實(shí)踐的結合。本書(shū)力求深入淺出，并將系統性、全面性和前沿性結合起來(lái)，可作為高等院校智能科學(xué)與技術(shù)、計算機、自動(dòng)化、電子信息與機械電子工程等專(zhuān)業(yè)的本科生和碩士生的教材或參考書(shū)使用，也可作為工科學(xué)生機器人創(chuàng )新實(shí)踐活動(dòng)、相關(guān)學(xué)科競賽的培訓教材或供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

第1章概論

1．1機器人的定義

1．1．1機器人三定律

1．1．2機器人各種定義

1．2機器人的產(chǎn)生與發(fā)展

1．3智能機器人的體系結構

1．3．1程控架構

1．3．2分層遞階架構

1．3．3包容式架構

1．3．4混合式架構

1．3．5分布式結構

1．3．6進(jìn)化控制結構

1．3．7社會(huì )機器人結構

第2章智能機器人的運動(dòng)系統

2．1機器人的移動(dòng)機構

2．1．1輪式移動(dòng)機構

2．1．2履帶式移動(dòng)機構

2．1．3足式移動(dòng)機構

2．2機器人的運動(dòng)控制

2．2．1運動(dòng)控制任務(wù)

2．2．2速度控制

2．2．3位置控制

2．2．4航向角控制

2．3機器人的控制策略

2．3．1PID控制

2．3．2自適應控制

2．3．3變結構控制

2．3．4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制

2．3．5模糊控制

2．4機器人的驅動(dòng)技術(shù)

2．4．1直流伺服電動(dòng)機

2．4．2交流伺服電動(dòng)機

2．4．3無(wú)刷直流電動(dòng)機

2．4．4直線(xiàn)電機

2．4．5空心杯直流電機

2．4．6步進(jìn)電機驅動(dòng)系統

2．4．7舵機

2．5機器人的電源技術(shù)

2．5．1機器人常見(jiàn)電源類(lèi)型

2．5．2常見(jiàn)電池特性比較

第3章智能機器人的感知系統

3．1感知系統體系結構

3．1．1感知系統的組成

3．1．2感知系統的分布

3．2距離/位置測量

3．2．1聲吶測距

3．2．2紅外測距

3．2．3激光掃描測距

3．2．4旋轉編碼器

3．2．5旋轉電位計

3．3觸覺(jué)測量

3．4壓覺(jué)測量

3．5姿態(tài)測量

3．5．1磁羅盤(pán)

3．5．2角速度陀螺儀

3．5．3加速度計

3．5．4姿態(tài)/航向測量單元

3．6視覺(jué)測量

3．6．1被動(dòng)視覺(jué)測量

3．6．2主動(dòng)視覺(jué)測量

3．6．3視覺(jué)傳感器

3．7其他傳感器

3．7．1溫度傳感器

3．7．2聽(tīng)覺(jué)傳感器

3．7．3顏色傳感器

3．7．4氣體傳感器

3．7．5味覺(jué)傳感器

3．7．6GPS接收機

3．8智能機器人多傳感器融合

3．8．1多傳感器信息融合過(guò)程

3．8．2多傳感器融合算法

3．8．3多傳感器融合在機器人領(lǐng)域的應用

第4章智能機器人的通信系統

4．1現代通信技術(shù)

4．1．1基本概念

4．1．2相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介

4．2機器人通信系統

4．2．1移動(dòng)機器人通信的特點(diǎn)

4．2．2移動(dòng)機器人通信系統的評價(jià)指標

4．2．3移動(dòng)機器人通信系統設計

4．3多機器人通信

4．3．1多機器人通信模式

4．3．2多機器人通信模型

4．4多機器人通信舉例

4．4．1基于計算機網(wǎng)絡(luò )的機器人通信

4．4．2集控式機器人足球通信系統

4．4．3基于A(yíng)d Hoc網(wǎng)絡(luò )的機器人通信

第5章智能機器人的視覺(jué)技術(shù)

5．1機器視覺(jué)基礎理論

5．1．1理論體系

5．1．2關(guān)鍵問(wèn)題

5．2成像幾何基礎

5．2．1基本術(shù)語(yǔ)

5．2．2透視投影

5．2．3平行投影

5．2．4視覺(jué)系統坐標變換

5．2．5射影變換

5．3圖像的獲取和處理

5．3．1成像模型

5．3．2圖像處理

5．4智能機器人的視覺(jué)傳感器

5．4．1照明系統

5．4．2光學(xué)鏡頭

5．4．3攝像機

5．4．4圖像處理器

5．5智能機器人視覺(jué)系統

5．5．1智能機器人視覺(jué)系統構成

5．5．2單目視覺(jué)

5．5．3立體視覺(jué)

5．5．4主動(dòng)視覺(jué)與被動(dòng)視覺(jué)

5．5．5移動(dòng)機器人系統實(shí)例

5．6視覺(jué)跟蹤

5．6．1視覺(jué)跟蹤系統

5．6．2基于對比度分析的目標追蹤

5．6．3光流法

5．6．4基于匹配的目標跟蹤

5．6．5Mean Shift目標跟蹤

5．7主動(dòng)視覺(jué)

5．8視覺(jué)伺服

5．8．1視覺(jué)伺服系統的分類(lèi)

5．8．2視覺(jué)伺服的技術(shù)問(wèn)題

5．9視覺(jué)導航

5．9．1視覺(jué)導航中的攝像機類(lèi)型

5．9．2視覺(jué)導航中的攝像機數目

5．9．3視覺(jué)導航中的地圖依賴(lài)性

第6章智能機器人的語(yǔ)音合成與識別

6．1語(yǔ)音合成的基礎理論

6．1．1語(yǔ)音合成分類(lèi)

6．1．2常用語(yǔ)音合成技術(shù)

6．2語(yǔ)音識別的基礎理論

6．2．1語(yǔ)音識別基本原理

6．2．2語(yǔ)音識別預處理

6．2．3語(yǔ)音識別的特征參數提取

6．2．4模型訓練和模式匹配

6．3智能機器人的語(yǔ)音定向與導航

6．3．1基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位系統

6．3．2基于人耳聽(tīng)覺(jué)機理的聲源定位系統

6．4智能機器人的語(yǔ)音系統實(shí)例

6．4．1Inter Phonic 6．5語(yǔ)音合成系統

6．4．2嵌入式語(yǔ)音合成解決方案

6．4．3Inter Reco語(yǔ)音識別系統

6．4．4嵌入式輕量級語(yǔ)音識別軟件Aitalk

第7章智能機器人自主導航與路徑規劃

7．1概述

7．1．1導航系統分類(lèi)

7．1．2導航系統體系結構

7．2環(huán)境地圖的表示

7．2．1拓撲圖

7．2．2特征圖

7．2．3網(wǎng)格圖

7．2．4直接表征法

7．3定位

7．3．1相對定位

7．3．2絕對定位

7．3．3基于概率的絕對定位

7．4路徑規劃

7．4．1路徑規劃分類(lèi)

7．4．2路徑規劃方法

7．5人工勢場(chǎng)法

7．5．1人工勢場(chǎng)法基本思想

7．5．2勢場(chǎng)函數的構建

7．5．3人工勢場(chǎng)法的特點(diǎn)

7．5．4人工勢場(chǎng)法的改進(jìn)

7．5．5仿真分析

7．6柵格法

7．6．1用柵格表示環(huán)境

7．6．2基于柵格地圖的路徑搜索

7．6．3柵格法的特點(diǎn)

7．7移動(dòng)機器人的同步定位與地圖構建

7．7．1SLAM的基本問(wèn)題

7．7．2移動(dòng)機器人SLAM系統模型

7．7．3移動(dòng)機器人SLAM解決方法

7．7．4SLAM的難點(diǎn)和技術(shù)關(guān)鍵

第8章無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )與智能機器人

8．1無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的基本理論

8．1．1無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的體系結構

8．1．2無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)

8．1．3無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵技術(shù)

8．1．4無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的應用

8．2移動(dòng)機器人與WSN結合

8．2．1必要性分析

8．2．2可行性分析

8．3無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在移動(dòng)機器人系統中的應用

8．3．1WSN的節點(diǎn)相對定位

8．3．2基于WSN的移動(dòng)機器人自主導航

8．4移動(dòng)機器人在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中的應用

8．4．1移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò )

8．4．2移動(dòng)機器人在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中應用功能

8．4．3移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò )需要解決的問(wèn)題

第9章多機器人系統

9．1智能體與多智能體系統

9．1．1Agent的體系結構

9．1．2多Agent系統相關(guān)概念

9．1．3多智能體系統的體系結構

9．2多機器人系統

9．2．1多機器人系統的簡(jiǎn)介

9．2．2多機器人系統研究?jì)热?/p>

9．2．3多機器人系統應用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢

9．3多機器人系統實(shí)例：多機器人編隊導航

9．3．1多機器人編隊導航簡(jiǎn)介

9．3．2多機器人編隊導航模型

9．3．3多機器人編隊的應用

第10章“未來(lái)之星”智能機器人實(shí)踐平臺

10．1“未來(lái)之星”組成架構

10．1．1硬件系統

10．1．2軟件系統

10．2機器人的信息感知與融合

10．2．1超聲波傳感器

10．2．2陀螺儀和傾角計

10．2．3其他傳感器

10．3目標檢測與跟蹤實(shí)驗

10．3．1實(shí)驗目的

10．3．2實(shí)驗基本理論

10．3．3實(shí)驗內容

10．4基于語(yǔ)音遠程控制的簡(jiǎn)單路徑行走實(shí)驗

10．4．1實(shí)驗目的

10．4．2實(shí)驗基本理論

10．4．3實(shí)驗內容

第11章FIRA機器人足球比賽平臺

11．1機器人足球比賽介紹

11．1．1RoboCup比賽

11．1．2FIRA機器人足球比賽

11．2FIRA半自主機器人足球比賽系統概況

11．2．1AndroSot

11．2．2MiroSot

11．3FIRA半自主機器人足球比賽關(guān)鍵技術(shù)

11．3．1視覺(jué)系統

11．3．2通信系統

11．3．3運動(dòng)系統

11．3．4決策子系統

11．4MiroSot機器人足球比賽實(shí)踐

11．4．1系統硬件調試

11．4．2系統的人機交互界面

11．4．3視覺(jué)控制面板

11．4．4決策控制面板

11．4．5軟件連接控制面板

參考文獻