機器人編程探索與實踐

呂斌，大連交通大學副教授，遼寧省優秀教師Robomaster全國大學生機器人競賽優秀指導教師，TOE創新實驗室負責人。主要研究方向為移動機器人及智慧控制。教學以來一直為本科生主講「機器人微控制器與程式設計」「競技機器人設計與實驗」等課程。作為主持人完成的「建構以機器人為載體的『五一體』培養模式，增強大學生創新實踐能力」曾獲得遼寧省教學成果一等獎並被推薦參評國家級教學成果獎；指導的機器人研究團隊多次在國家級/省級比賽中獲得冠軍、亞軍。成功開發了多套面向本科教學的機器人。

譯者序
前言
第1章機器人硬件1
1.1 執行器1
1.2 傳感器2
1.3 用戶接口界面5
1.4 控制器5
1.5 機器人完整形態6
1.6 通信8
1.7 模擬係統9
1.8 本章任務9
參考文獻10
第2章機器人軟件11
2.1 軟件安裝12
2.2 第一個Python程序14
2.3 第一個C程序15
2.4 機器人走正方形（Python）16
2.5 機器人走正方形（C或C++）18
2.6 SIM腳本和環境文件18
2.7 顯示和輸入19
2.8 距離傳感器21
2.9 攝像機24
2.10 機器人通信26
2.11 多任務處理28
2.12 IDE的使用30
2.13 本章任務31
參考文獻31
第3章行駛算法32
3.1 隨機行駛32
3.2 行駛至目標位置37
3.3 轉彎直行算法37
3.4 圓弧行駛算法38
3.5 追蹤曲線行駛算法40
3.6 樣條曲線行駛算法42
3.7 本章任務45
參考文獻45
第4章激光雷達傳感器46
4.1 激光雷達掃描數據46
4.2 拐角和障礙物49
4.3 本章任務50
第5章機器人集群51
5.1 集群的建立51
5.2 機器人跟隨54
5.3 多機器人跟隨56
5.4 本章任務60
參考文獻60
第6章沿牆行駛61
6.1 沿牆行駛算法61
6.2 簡易沿牆行駛程序63
6.3 本章任務65
第7章其他驅動方式66
7.1 阿克曼轉向66
7.2 全方位驅動68
7.3 三維複雜環境中的運動71
7.4 本章任務74
參考文獻74
第8章自主水下機器人和無人船75
8.1 自主水下機器人和無人船的機械結構75
8.2 自主水下機器人的配置76
8.3 水下機器人的潛水控制77
8.4 水下機器人的運動控制78
8.5 本章任務79
參考文獻79
第9章迷宮探索80
9.1 電腦鼠80
9.2 牆體跟蹤81
9.3 魯棒性和控制84
9.4 利用激光雷達進行迷宮探索86
9.5 遞歸探索89
9.6 漫水填充算法93
9.7 短路徑95
9.8 本章任務97
參考文獻97
第10章導航98
10.1 未知環境中的導航98
10.2 DistBug算法99
10.3 已知環境中的導航103
10.4 四叉樹算法103
10.5 四叉樹算法的實現105
10.6 短路徑算法109
10.7 本章任務110
參考文獻110
第11章機器人視覺111
11.1 攝像頭和LCD庫函數111
11.2 邊緣檢測113
11.3 OpenCV庫函數118
11.4 顏色檢測119
11.5 運動檢測124
11.6 本章任務128
參考文獻128
第12章Starman步行機器人129
12.1 支撐腿的運動129
12.2 運動模型131
12.3 遺傳算法132
12.4 算法運行137
12.5 本章任務138
參考文獻138
第13章無人駕駛汽車139
13.1 無人駕駛汽車競賽139
13.2 卡羅杯140
13.3 車道保持141
13.4 交叉路口和斑馬線143
13.5 交通標誌識別143
13.6 端到端學習145
13.7 本章任務146
參考文獻147
第14章SAE方程式賽車148
14.1 電動汽車148
14.2 線控驅動150
14.3 安全系統151
14.4 無人駕駛152
14.5 路錐賽道賽車153
14.6 本章任務158
參考文獻158
第15章展望160
附錄RoBIOS-7庫函數161