商品描述
本書針對移動機器人與自動駕駛領域傳統實驗成本高、環境構建繁瑣的痛點，專為高校教學與科研團隊量身打造，融匯了移動機器人、人工智能、深度學習、機器視覺等專業知識，以“理論+實驗+實踐”三位一體為核心，系統涵蓋從ROS入門、激光SLAM、視覺感知到綜合應用的完整技術路線。 隨書提供以容器化與GPU叢集為基礎的配套實驗教學管理系統，支援Docker一鍵部署與數位孿生遷移，實現模擬與實車無縫對接，大幅降低實驗門檻。提供整合式圖形化操作介面，取代複雜枯燥的命令列調試，幫助讀者快速學習理解並進行功能驗證。本書旨在提供讀者高效率的學習與研發路徑，成為推動移動機器人及智慧駕駛技術研發的得力工具。 本書可供普通本科院校、高職院校中自動化、機器人和人工智慧等相關專業學生或從業人員使用。
作者簡介
李曉磊 山東大學副教授、碩士生指導教授。主要從事自動化、人工智慧、機器人等領域的教學研究工作。主編的教材入選山東省一流教材、機械工業出版社精品教材等，獲全國大學人工智慧教育教學成果二等獎、全國教師教學創新競賽三等獎、山東省教學成果特等獎、山東省自動化學會優秀教材一等獎、山東省教師教學創新競賽一等獎、山東省自動化學會優秀教材一等獎、山東省教師教學創新競賽一等獎。
目錄大綱
前言
第1章 引言
1.1 自主定位和導航
1.2 常用感測器介紹
1.2.1 光達
1.2.2 衛星導航系統
1.2.3 裏程計以及慣性測量單元
1.2.4 視覺感測器
參考文獻
第2章 ROS入門
2.1 ROS簡介
2.2 ROS程式設計基礎
2.2.1 ROS基本概念
2.2.2 ROS基本編程
2.3 ROS安裝
2.3.1 ROS基礎核心的安裝
2.3.2 安裝TurtleBot3相關軟體包
2.3.3 使用例程進行Gazebo仿真
參考文獻
第3章 室內地圖建構與定位
3.1 SLAM基礎
3.2 常用的2D雷射SLAM方法
3.3 AMCL自適應蒙特卡羅定位
3.3.1 蒙特卡洛定位
3.3.2 AMCL的自適應性
3.4 實驗分析
3.4.1 實驗目的
3.4.2 實驗步驟
參考文獻
第4章 室內全域路徑規劃
4.1 全域路徑規劃原理
4.2 代價地圖
4.3 圖表搜索
4.3.1 深度優先搜索
4.3.2 廣度優先搜索
4.4 全域路徑規劃演算法
4.4.1 Dijkstra演算法
4.4.2 A*演算法
4.5 實驗分析
4.5.1 實驗目的
4.5.2 實驗步驟
參考文獻
第5章 室內局部路徑規劃
5.1 局部路徑規劃基本概念
5.2 滑動視窗法
5.3 時間彈性帶
5.4 實驗分析
5.4.1 實驗目的
5.4.2 實驗步驟
參考文獻
第6章 障礙物檢測
6.1 雷射雷達工作原理
6.2 基於雷射雷達的障礙物感知方法
6.3 實驗分析
6.3.1 實驗目的
6.3.2 資料準備
6.3.3 模型啟動
參考文獻
第7章 室內巡檢綜合實例-巡檢地圖與任務創建
7.1 機器人巡檢技術
7.2 機器人巡檢系統構成
7.3 涉及的相關技術
7.4 實驗分析
7.4.1 實驗目的
7.4.2 實驗環境
7.4.3 仿真與控制
7.4.4 建立地圖與任務
7.4.5 導入地圖與任務
參考文獻
第8章 室內巡檢綜合實例-巡檢任務的執行
8.1 障礙物檢測
8.2 巡檢功能
8.3 實驗分析
8.3.1 實驗目的
8.3.2 障礙物檢測
8.3.3 巡檢任務的執行
參考文獻
第9章 車道線偵測
9.1 車道線概念
9.2 PINet簡介
9.3 PINet實作方法
9.3.1 調整網路大小模組
9.3.2 預測網絡
9.3.3 損失函數
9.4 實驗分析
9.4.1 實驗目的
9.4.2 資料準備
9.4.3 模型訓練
9.4.4 模型加速
9.4.5 配置與啟動
參考文獻
第10章 交通標誌偵測
10.1 交通標誌偵測方法
10.2 YOLO檢測演算法
10.3 實驗分析
10.3.1 實驗目的
10.3.2 資料準備
10.3.3 模型訓練
10.3.4 模型加速
10.3.5 配置與啟動
參考文獻
第11章 室外地圖建構與全域路徑規劃
11.1 語意地圖
11.2 語意定位
11.3 NetworkX
11.4 實驗分析
11.4.1 實驗目的
11.4.2 環境啟動
11.4.3 建構柵格地圖
11.4.4 錄製道路中心線
11.4.5 編輯道路結構文件
11.4.6 錄製轉向示教點
11.4.7 導入柵格地圖與語意地圖
11.4.8 語意定位
11.4.9 路徑規劃
參考文獻
第12章 逆透視變換
12.1 影像形成的基礎知識
12.1.1 數位影像
12.1.2 針孔相機模型
12.1.3 參考系
12.1.4 偏航角，俯仰角和翻滾角
12.2 逆透視變換
12.3 實驗分析
12.3.1 實驗目的
12.3.2 文件
12.3.3 任務介紹
參考文獻
第13章 車道維持及控制
13.1 車道維持演算法簡介
13.2 車道維持演算法原理
13.3 Pure Pursuit演算法
13.3.1 運動自行車模型
13.3.2 差速輪模型
13.3.3 基於阿克曼底盤的運動控制
13.3.4 基於差速運動底盤的運動控制
13.4 實驗分析
13.4.1 實驗目的
13.4.2 環境啟動
13.4.3 導入地圖
13.4.4 語意定位
13.4.5 文件
13.4.6 任務介紹
參考文獻
第14章 室外自動避障
14.1 規則化場景下的避障難點
14.2 基於車道變換的避障演算法
14.3 實驗分析
14.3.1 實驗目的
14.3.2 環境啟動
14.3.3 導入地圖
14.3.4 語意定位
14.3.5 文件
14.3.6 任務介紹
14.3.7 運行程式碼
參考文獻
第15章 路口通行
15.1 路口處的自動駕駛要點
15.2 基於定位與示教方式的路口行駛
15.3 路口停止點的決策
15.4 實驗分析
15.4.1 實驗目的
15.4.2 環境啟動
15.4.3 導入地圖
15.4.4 語意定位
15.4.5 文件
15.4.6 任務介紹
15.4.7 程式碼運行
參考文獻
第16章 公路自動駕駛綜合應用
16.1 概述
16.2 實驗分析
16.2.1 實驗目的
16.2.2 介面操作
16.2.3 程式設計實現
參考文獻
附錄
附錄A 實驗環境安裝指導
附錄B 配套實驗教學科學研究管理系統簡介
