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移動機器人學 版權信息
- ISBN：9787111765837
- 條形碼：9787111765837 ; 978-7-111-76583-7
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
移動機器人學 本書特色
本書以移動機器人技術基本概念、基本理論、基本方法、典型工程實例為主線，全面介紹移動機器人設計與應用，注重理論與實踐相結合。
配有授課電子課件、教學大綱、習題答案、源代碼等配套資源，方便教師授課與學生自學。
移動機器人學 內容簡介
本書是一本全面介紹移動機器人設計與應用的書籍，由數學基礎章節開篇，詳細解釋了機器人學中所需的線性代數、概率論和優化方法，為介紹后續復雜概念奠定基礎；接著，討論移動機器人的硬件知識，包括傳感器、執行器和處理器等關鍵組件的選擇與集成方法；并對機器人操作系統（ROS）進行了深入講解，詳述了其在機器人編程和模擬中的應用；在移動機器人運動學章節中，介紹了機器人的位置、姿態表示和運動控制策略，確保讀者能夠理解和應用這些關鍵概念；還深入探討了移動機器人定位與建圖、路徑規劃與自主導航，通過豐富的圖示和實例，展示了如何在不確定的環境中實現自我定位和路徑規劃；書中進一步介紹了利用神經網絡進行運動規劃與控制的前沿技術，展現了人工智能在移動機器人領域的應用潛力；*后，探討了移動機器人的人機交互技術，從簡單的命令和控制到復雜的交互對話和合作行為，指出了提高機器人對人類需求響應性和友好度的方法。 本書不僅適合作為高等院校機器人工程專業的教材，也適合所有對移動機器人技術感興趣的專業人士和愛好者。通過結合理論分析和實踐案例，本書為讀者指明了一條通往高效、智能移動機器人設計和應用的清晰路徑。
移動機器人學 目錄
前言 第 1 章 緒論 1 1.1 移動機器人概述 1 1.2 移動機器人的發展 3 1.2.1 移動機器人發展歷史 3 1.2.2 自主導航技術發展歷史 5 1.2.3 機器人路徑規劃發展歷史 6 1.2.4 軌跡跟蹤控制發展歷史 8 1.2.5 神經網絡求解發展歷史 1.3 移動機器人的機構 9 1.3.1 輪式移動機構 9 1.3.2 足式移動機構 10 1.4 移動機器人的分類 10 1.4.1 管道移動機器人 10前言 第 1 章 緒論 1 1.1 移動機器人概述 1 1.2 移動機器人的發展 3 1.2.1 移動機器人發展歷史 3 1.2.2 自主導航技術發展歷史 5 1.2.3 機器人路徑規劃發展歷史 6 1.2.4 軌跡跟蹤控制發展歷史 8 1.2.5 神經網絡求解發展歷史 1.3 移動機器人的機構 9 1.3.1 輪式移動機構 9 1.3.2 足式移動機構 10 1.4 移動機器人的分類 10 1.4.1 管道移動機器人 10 1.4.2 水下移動機器人 12 1.4.3 空中移動機器人 13 1.4.4 軍事移動機器人 15 1.4.5 服務移動機器人 16 1.4.6 仿生移動機器人 17 1.5 本章小結 19 習題 19 第 2 章 數學基礎 20 2.1 空間向量運算 20 2.2 姿態與位置描述 24 2.3 旋轉矩陣與姿態角 25 2.4 齊次坐標變換 28 2.5 位姿變換 31 2.6 多坐標系變換 35 2.7 概率論原理 36_x000c_VI 移動機器人學 2.8 本章小結 38 習題 38 第 3 章 移動機器人硬件機構 40 3.1 驅動方式 41 3.1.1 液壓驅動 41 3.1.2 氣壓驅動 42 3.1.3 電驅動 43 3.2 傳感器分類 44 3.2.1 電動機轉速傳感器 44 3.2.2 測距傳感器 45 3.2.3 視覺傳感器 47 3.3 電動機分類 47 3.3.1 直流式電動機 48 3.3.2 電磁式直流電動機 48 3.3.3 永磁式直流電動機 49 3.3.4 無刷直流電動機 50 3.3.5 交流異步電動機 51 3.4 激光雷達 52 3.4.1 激光雷達的構成與原理 53 3.4.2 激光雷達的優缺點 54 3.4.3 激光雷達的分類及應用 54 3.5 硬件平臺設計與選型示例 55 3.6 本章小結 59 習題 60 第 4 章 ROS 系統 61 4.1 什么是 ROS 61 4.1.1 ROS 的起源 61 4.1.2 ROS 的設計目標 62 4.1.3 ROS 的特點 63 4.2 ROS 安裝 64 4.2.1 ROS 的版本選擇 64 4.2.2 配置系統軟件源 64 4.2.3 添加 ROS 軟件源 65 4.2.4 添加密鑰 66 4.2.5 安裝 ROS 66 4.2.6 初始化 rosdep 67_x000c_目 錄 VII 4.2.7 設置環境變量 67 4.2.8 完成安裝 67 4.3 ROS 節點 68 4.3.1 ROS 架構設計 68 4.3.2 計算圖 70 4.3.3 文件系統 71 4.3.4 開源社區 74 4.4 ROS 通信 75 4.4.1 話題通信機制 75 4.4.2 服務通信機制 77 4.4.3 參數管理機制 78 4.4.4 話題與服務的區別 79 4.5 ROS 工具 79 4.5.1 RoboWare Studio 介紹 80 4.5.2 Qt 工具箱 81 4.5.3 RVIZ 三維可視化平臺 84 4.5.4 Gazebo 仿真環境 87 4.6 本章小結 90 習題 90 第 5 章 移動機器人運動學 91 5.1 機器人旋轉姿態 91 5.1.1 偏航角、俯仰角和翻滾角的定義 91 5.1.2 偏航角的旋轉矩陣 92 5.1.3 俯仰角的旋轉矩陣 93 5.1.4 翻滾角的旋轉矩陣 94 5.1.5 一般旋轉矩陣 95 5.1.6 齊次轉換 95 5.2 移動機器人的數學模型 96 5.2.1 非完整移動機器人概述 97 5.2.2 運動約束 97 5.2.3 機器人坐標系 98 5.3 運動學模型 99 5.3.1 一般運動模型 99 5.3.2 前輪轉向運動模型 100 5.3.3 前輪轉向機器人運動控制 104 5.3.4 雙輪驅動差速運動模型 105_x000c_VIII 移動機器人學 5.3.5 全向驅動運動模型 106 5.4 運動控制 107 5.5 機器人里程計 108 5.6 本章小結 110 習題 110 第 6 章 移動機器人定位與建圖 111 6.1 SLAM 理論基礎 111 6.1.1 SLAM 核心思想 111 6.1.2 SLAM 概率模型 113 6.2 基于改進 Rao-Blackwellized 粒子濾波的 SLAM 算法 115 6.2.1 Rao-Blackwellized 粒子濾波算法 115 6.2.2 基于改進 RBPF 的 Gmapping 算法 118 6.3 基于激光雷達的 Gmapping 算法室內地圖構建實現 119 6.3.1 SLAM 實驗環境與 Gmapping 應用 120 6.3.2 Gmapping 地圖構建 122 6.4 Catorgrapher 算法 122 6.5 ORB-SLAM3 算法 126 6.6 本章小結 129 習題 130 第 7 章 移動機器人路徑規劃與自主導航 131 7.1 路徑規劃算法概述 131 7.2 基于 A* 算法全局路徑規劃 133 7.2.1 Dijkstra 算法簡述 133 7.2.2 A* 算法原理 134 7.2.3 A* 算法仿真實現 135 7.3 基于 DWA 局部路徑規劃 137 7.3.1 直線速度模型建立 138 7.3.2 速度采樣 140 7.3.3 路徑評價 140 7.3.4 DWA 仿真實現 141 7.4 機器人路徑規劃實現 143 7.5 基于采樣的路徑規劃算法 145 7.5.1 概率路線圖算法 145 7.5.2 快速擴展隨機樹算法 146 7.5.3 RRT* 算法 148 7.6 本章小結 149 習題. . 150_x000c_目 錄 IX 第 8 章 神經網絡運動規劃與控制 151 8.1 運動規劃控制理論基礎 151 8.2 傳統控制算法 152 8.3 軌跡跟蹤理論基礎 153 8.4 軌跡跟蹤模型 153 8.5 模型預測控制 155 8.6 變參遞歸神經網絡 159 8.6.1 不等式約束二次規劃問題 159 8.6.2 變參遞歸神經網絡求解算法 160 8.7 計算機仿真驗證 162 8.7.1 不同激活函數對 PVG-RNN 模型的影響 162 8.7.2 步長對預測水平的影響 163 8.7.3 8 字形軌跡跟蹤 164 8.7.4 不同初始狀態下的軌跡跟蹤實驗 164 8.7.5 與基于 LVI-PDNN 方法的比較 165 8.8 實體機器人軌跡跟蹤實驗 166 8.9 本章小結 168 習題. . 168 第 9 章 移動機器人人機交互
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