智能機器人系統及應用

目錄
第1章 機器人概述 1
1.1　機器人的定義與主要特征 1
1.1.1 機器人的定義 1
1.1.2 機器人的主要特征 3
1.2　機器人的發展與分類 3
1.2.1 機器人的發展歷程與研究現狀 3
1.2.2 機器人的分類 10
1.3　智能機器人系統與關鍵技術 12
1.3.1 智能機器人概述 13
1.3.2 感知與識別技術 15
1.3.3 多傳感器應用及信息融合技術 15
1.3.4 定位、導航與路徑規劃 16
1.3.5 人機接口與智能控制技術 18
1.3.6 群體機器人技術 20
思考題與習題1 22
第2章 智能機器人的系統結構 23
2.1　系統結構組成 23
2.2　基本機械結構 25
2.2.1 基本知識 26
2.2.2 機器人的主體機構 28
2.2.3 機器人的執行機構 29
2.2.4 智能機器人新型機構 36
2.3　智能機器人微控制平臺 38
2.3.1 華為Atlas系列 38
2.3.2 STM32系列微處理器 41
2.3.3 樹莓派系列 44
2.3.4 英偉達系列 45
2.4　智能機器人的系統軟件 49
2.4.1 Ubuntu操作系統 49
2.4.2 機器人操作系統 57
思考題與習題2 62
第3章 智能機器人的感知與應用 63
3.1　智能機器人的感知系統 63
3.1.1 傳感器概述 65
3.1.2 內部狀態檢測傳感器 67
3.1.3 外部狀態檢測傳感器 76
3.1.4 新型智能傳感器 80
3.2　傳感器應用技術 81
3.2.1 傳感器的檢測與測量技術 81
3.2.2 多源信息融合技術 85
3.2.3 傳感器的應用案例 90
思考題與習題3 93
第4章 智能機器人的視覺與聽覺識別系統及應用 95
4.1　視覺識別系統及應用 95
4.1.1 視覺識別系統概述 95
4.1.2 視覺識別系統的結構組成 96
4.1.3 視覺目標檢測方法與目標跟蹤 106
4.1.4 視覺識別技術的應用與發展 108
4.1.5 視覺識別系統應用案例 109
4.2　聽覺識別系統及應用 112
4.2.1 聽覺識別系統概述 112
4.2.2 語音識別系統 113
4.3　基於語音控制的視覺識別系統案例 119
思考題與習題4 122
第5章 智能機器人的控制系統 123
5.1　智能機器人控制技術基礎 123
5.1.1 概述 123
5.1.2 控制系統的組成及工作方式 124
5.1.3 控制器的控制原理 126
5.2　智能機器人的驅動控制 137
5.2.1 驅動器的分類與工作方式 137
5.2.2 驅動器的控制技術與電機應用 139
5.3　智能機器人控制系統開發應用案例 144
思考題與習題5 147
第6章 智能機器人的SLAM、定位導航與路徑規劃技術 149
6.1　智能機器人的SLAM技術 149
6.1.1 SLAM技術的定義及分類 149
6.1.2 SLAM的數學建模 151
6.1.3 基於擴展卡爾曼濾波的SLAM 152
6.1.4 基於粒子濾波的SLAM 155
6.1.5 基於圖優化的SLAM 157
6.1.6 VSLAM技術的理論基礎 159
6.1.7 VSLAM常用解決方案 169
6.2　智能機器人的定位與導航技術 173
6.2.1 智能機器人的定位技術 173
6.2.2 智能機器人的導航技術 176
6.3　智能機器人的路徑規劃技術 181
6.3.1 路徑規劃概述 181
6.3.2 路徑規劃分類及常見算法 182
6.3.3 拓撲法路徑規劃 184
6.3.4 人工勢場法路徑規劃 184
6.3.5 柵格法路徑規劃 186
6.3.6 全覆蓋路徑規劃 191
6.4　智能機器人SLAM、導航和路徑規劃實踐與案例 194
6.4.1 智能機器人技術實踐準備工作 194
6.4.2 智能機器人的SLAM技術實踐與案例 197
6.4.3 智能機器人的導航和路徑規劃技術實踐 204
思考題與習題6 211
第7章 智能機器人的設計與開發 213
7.1　概述 213
7.2　軟件系統設計與開發 214
7.3　機器人仿真平臺 220
7.3.1 仿真平臺概述 220
7.3.2 機器人仿真平臺簡介 220
7.4　ROSLander多模態機器人平臺案例 224
7.4.1 ROSLander多模態機器人平臺簡介 224
7.4.2 ROSLander多模態機器人平臺的整體技術架構組成 225
7.4.3 下位機開發流程簡介 229
思考題與習題7 230
參考文獻 231