移動機(jī)器人綜合設(shè)計 盧惠民 曾志文 肖軍浩 等
定 價：55 元
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- 作者：盧惠民曾志文肖軍浩等
- 出版時間：2025/5/1
- ISBN：9787111776772
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP242
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書首先簡要介紹了移動機(jī)器人的基本概念、發(fā)展歷史與趨勢；其次從總體設(shè)計的角度介紹了需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、硬件實現(xiàn)、軟件開發(fā)、測試與調(diào)試、交付與部署等移動機(jī)器人設(shè)計的一般流程；然后詳細(xì)介紹了移動機(jī)器人的運動平臺、硬件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、嵌入式軟件架構(gòu)、軟件開發(fā)等軟硬件設(shè)計；接著詳細(xì)介紹了移動機(jī)器人通信與人機(jī)交互設(shè)計，包括應(yīng)用層通信協(xié)議設(shè)計、常用人機(jī)交互技術(shù)、圖形化人機(jī)交互界面設(shè)計，以及機(jī)器人智能感知系統(tǒng)設(shè)計，包括機(jī)器人常用傳感器、機(jī)器人感知系統(tǒng)設(shè)計、機(jī)器人同步定位與建圖算法設(shè)計、機(jī)器人目標(biāo)識別算法設(shè)計等，還介紹了機(jī)器人運動規(guī)劃與控制系統(tǒng)設(shè)計，包括路徑/軌跡規(guī)劃算法設(shè)計、路徑/軌跡跟蹤控制、未知環(huán)境自主探索算法設(shè)計等；最后給出了智能自主探測回收機(jī)器人、智能搜救機(jī)器人、排爆機(jī)器人三個典型移動機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計案例。 本書內(nèi)容軟硬件結(jié)合，同時兼顧理論和實踐，為了便于讀者把理論應(yīng)用到機(jī)器人設(shè)計實踐，書中給出了豐富的設(shè)計示例和應(yīng)用案例。通過對這些示例、案例的學(xué)習(xí)，讀者能進(jìn)一步深入理解理論知識，學(xué)以致用，提升根據(jù)不同的任務(wù)場景需求設(shè)計實現(xiàn)移動機(jī)器人系統(tǒng)的創(chuàng)新實踐能力。 本書可作為普通高等院校機(jī)器人工程、自動化、人工智能、智能科學(xué)與技術(shù)、無人裝備、無人系統(tǒng)等相關(guān)專業(yè)的教材，也可供廣大從事移動機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)的工程技術(shù)人員參考。 本書配有電子課件、程序代碼等教學(xué)資源，歡迎選用本書作教材的教師登錄www.cmpedu.com注冊后下載。
本書遵循教指委相關(guān)指導(dǎo)文件和高等院校學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律編寫而成。踐行四新理念，融入思政元素，注重理論與實踐相結(jié)合。
隨著現(xiàn)代科技尤其是人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，移動機(jī)器人在未來的社會中將扮演越來越重要的角色，它們不僅能助力工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的制造，還能深入服務(wù)行業(yè)，滿足人們對醫(yī)療、餐飲、物流和零售等方面日益增長的需求。在家庭環(huán)境中，機(jī)器人能提供陪伴、清潔和教育等服務(wù)，使生活更為便利。此外，機(jī)器人在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，如手術(shù)機(jī)器人和康復(fù)機(jī)器人等，將為患者帶來更好的醫(yī)療體驗。簡而言之，隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)器人將在更多領(lǐng)域發(fā)揮其獨特優(yōu)勢，進(jìn)入人類的生產(chǎn)和生活�！ C(jī)器人技術(shù)發(fā)展、更新迅速，具備機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識和技能的人才供不應(yīng)求，這也制約了機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，因此，培養(yǎng)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域高素質(zhì)專業(yè)化研發(fā)人才成為迫切需求。當(dāng)前機(jī)器人應(yīng)用主要集中在工業(yè)領(lǐng)域，隨著制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和智能制造的推進(jìn)，工業(yè)機(jī)器人市場呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢，另一重要的趨勢是服務(wù)機(jī)器人正在從嬰兒期逐漸走向成熟期，未來大量服務(wù)機(jī)器人將走進(jìn)千家萬戶，因此對機(jī)器人開發(fā)和維護(hù)人才的需求將出現(xiàn)爆發(fā)式的增長，這也是編寫本書的一個重要契機(jī)。 本書為培養(yǎng)機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域的高素質(zhì)人才，提供了較全面深入的學(xué)習(xí)資源。本書結(jié)合和運用國防科技大學(xué)智能科學(xué)學(xué)院在智能移動機(jī)器人領(lǐng)域的豐碩研究成果，并將指導(dǎo)學(xué)生在國際國內(nèi)相關(guān)高水平學(xué)術(shù)/學(xué)科競賽中設(shè)計實現(xiàn)的優(yōu)秀智能移動機(jī)器人系統(tǒng)等作為教學(xué)案例，系統(tǒng)地介紹了移動機(jī)器人的設(shè)計原理、技術(shù)實現(xiàn)和具體應(yīng)用，致力于為讀者設(shè)計與開發(fā)一套完整的移動機(jī)器人提供有益的參考和指導(dǎo)，提高其技術(shù)水平和創(chuàng)新實踐能力，激發(fā)讀者對機(jī)器人技術(shù)的興趣，引領(lǐng)其探索這一領(lǐng)域的奧秘，以期通過培養(yǎng)更多具備專業(yè)知識和技能的研發(fā)人才，推動移動機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。本書的特色是：從應(yīng)用場景和需求視角切入，突出需求牽引性；涵蓋知識點全面，突出設(shè)計系統(tǒng)性；引入人工智能與機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合的最新進(jìn)展，突出技術(shù)前沿性。 本書編者均為國防科技大學(xué)智能科學(xué)學(xué)院智能機(jī)器人技術(shù)團(tuán)隊教師，有多年的智能移動機(jī)器人理論研究、技術(shù)開發(fā)和教學(xué)經(jīng)驗，常年指導(dǎo)機(jī)器人世界杯、中國機(jī)器人大賽、國際無人系統(tǒng)創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽、RoboMaster機(jī)甲大師賽等高水平學(xué)科競賽并取得了優(yōu)異成績，積累了豐富的理論和實踐經(jīng)驗。其中盧惠民負(fù)責(zé)編寫第1章、第2章、3.1節(jié)、7.2節(jié)、7.3節(jié)；曾志文負(fù)責(zé)編寫3.2節(jié)、6.1節(jié)、6.2節(jié)；肖軍浩負(fù)責(zé)編寫3.3節(jié)、5.1節(jié)、5.2節(jié)；徐明負(fù)責(zé)編寫3.4節(jié)、3.5節(jié)、4.1節(jié)、4.2節(jié)；于清華負(fù)責(zé)編寫4.4節(jié)；郭瑞斌負(fù)責(zé)編寫5.3節(jié)、5.4節(jié)；唐景昇負(fù)責(zé)編寫4.3節(jié)；代維負(fù)責(zé)編寫6.3節(jié)；黃開宏負(fù)責(zé)編寫7.1節(jié)。全書的統(tǒng)稿工作由盧惠民完成�！ ∮捎诰幷咚接邢�，書中難免有疏漏和不足之處，懇請讀者批評指正�！ 【幷�
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前言第1章 移動機(jī)器人概述 11.1 移動機(jī)器人的基本概念 11.1.1 移動機(jī)器人的分類 11.1.2 移動機(jī)器人的基本組成 21.2 移動機(jī)器人的發(fā)展歷史與趨勢 81.2.1 移動機(jī)器人的發(fā)展歷史簡介 81.2.2 移動機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展趨勢 10本章小結(jié) 11第2章 移動機(jī)器人設(shè)計的一般流程 122.1 需求分析 122.2 系統(tǒng)設(shè)計 142.3 硬件實現(xiàn) 172.4 軟件開發(fā) 182.5 測試與調(diào)試 192.6 交付與部署 20本章小結(jié) 20第3章 移動機(jī)器人的軟硬件設(shè)計 213.1 機(jī)器人典型運動平臺設(shè)計 213.1.1 輪式運動平臺設(shè)計 213.1.2 足式運動平臺設(shè)計 243.1.3 履帶式運動平臺設(shè)計 253.2 機(jī)器人主要硬件系統(tǒng)組成 263.2.1 感知系統(tǒng) 263.2.2 控制系統(tǒng) 273.2.3 決策系統(tǒng) 273.2.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 273.2.5 通信系統(tǒng) 283.3 機(jī)器人操作系統(tǒng)及應(yīng)用 293.3.1 機(jī)器人操作系統(tǒng)簡介 293.3.2 ROS的起源和發(fā)展 303.3.3 機(jī)器人操作系統(tǒng)的基本概念 303.3.4 機(jī)器人操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng) 323.3.5 機(jī)器人操作系統(tǒng)的常用工具 333.3.6 機(jī)器人操作系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 363.4 移動機(jī)器人嵌入式軟件架構(gòu)設(shè)計 363.4.1 軟硬件結(jié)合的嵌入式軟件特點 363.4.2 軟件架構(gòu)設(shè)計 373.4.3 軟件各層設(shè)計思路 373.5 移動機(jī)器人軟件開發(fā) 383.5.1 移動機(jī)器人控制層軟件總體設(shè)計 393.5.2 電動機(jī)控制模塊軟件設(shè)計 393.5.3 超聲測距模塊軟件設(shè)計 423.5.4 遙控接收模塊軟件設(shè)計 44本章小結(jié) 44參考文獻(xiàn) 44第4章 移動機(jī)器人通信與人機(jī)交互設(shè)計 464.1 網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)知識 464.1.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義 464.1.2 網(wǎng)絡(luò)分類 474.1.3 通信協(xié)議 484.1.4 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 494.2 移動機(jī)器人應(yīng)用層通信協(xié)議設(shè)計 504.2.1 幀格式定義 504.2.2 通信協(xié)議設(shè)計 514.3 常用人機(jī)交互技術(shù) 544.3.1 鍵盤、鼠標(biāo)、手柄交互 554.3.2 體感交互 594.3.3 語音交互 634.3.4 眼動交互 674.3.5 腦機(jī)交互 694.4 圖形化人機(jī)交互界面設(shè)計 754.4.1 設(shè)計需求分析 754.4.2 基于Qt的交互界面設(shè)計 764.4.3 基于RVIZ的交互界面設(shè)計 80本章小結(jié) 84參考文獻(xiàn) 84第5章 機(jī)器人智能感知系統(tǒng)設(shè)計 865.1 機(jī)器人常用傳感器 865.1.1 機(jī)器人的本體感知型傳感器 885.1.2 機(jī)器人的測距傳感器 935.1.3 機(jī)器人視覺感知 1005.2 機(jī)器人感知系統(tǒng)設(shè)計 1105.2.1 傳感器選擇 1105.2.2 感知算法設(shè)計 1115.2.3 世界模型的構(gòu)建 1125.2.4 感知系統(tǒng)集成 1135.3 機(jī)器人同步定位與建圖算法設(shè)計 1135.3.1 機(jī)器人狀態(tài)估計方法 1145.3.2 機(jī)器人地圖構(gòu)建方法 1195.4 機(jī)器人目標(biāo)識別算法設(shè)計 1215.4.1 支持向量機(jī) 1215.4.2 隨機(jī)森林 1235.4.3 K最近鄰算法 1255.4.4 貝葉斯分類器 1265.4.5 深度學(xué)習(xí)識別算法 128本章小結(jié) 131參考文獻(xiàn) 131第6章 機(jī)器人運動規(guī)劃與控制系統(tǒng)設(shè)計 1336.1 機(jī)器人路徑/軌跡規(guī)劃算法設(shè)計 1336.1.1 圖搜索算法 1346.1.2 基于采樣的路徑規(guī)劃算法 1386.1.3 考慮運動學(xué)約束的路徑規(guī)劃（Hybrid A*） 1436.1.4 局部路徑規(guī)劃—動態(tài)窗口法（DWA） 1466.1.5 局部路徑規(guī)劃—Time Elastic Band（TEB）規(guī)劃器 1496.2 機(jī)器人路徑/軌跡跟蹤控制 1556.2.1 路徑/軌跡跟蹤介紹 1556.2.2 無模型控制方法 1566.2.3 模型預(yù)測控制算法 1616.3 機(jī)器人未知環(huán)境自主探索算法設(shè)計 1736.3.1 基于邊界的自主探索算法 1736.3.2 基于概率采樣的自主探索算法 1746.3.3 基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的自主探索算法 1766.3.4 基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的自主探索算法 1786.3.5 機(jī)器人未知環(huán)境自主探索算法設(shè)計示例 180本章小結(jié) 187參考文獻(xiàn) 187第7章 典型移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計案例 1897.1 智能自主探測回收機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計案例 1897.1.1 案例背景與需求 1897.1.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計 1907.1.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計 1927.2 智能搜救機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計案例 2007.2.1 整體設(shè)計 2017.2.2 主動式自穩(wěn)的二維激光雷達(dá)同步定位與建圖模塊 2027.2.3 自主探索模塊 2047.2.4 受困者檢測與定位模塊 2067.2.5 系統(tǒng)性能驗證 2087.3 排爆機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計案例 2097.3.1 案例背景 2097.3.2 任務(wù)需求及應(yīng)對方案 2097.3.3 硬件系統(tǒng)設(shè)計 2117.3.4 核心算法設(shè)計 2187.3.5 思想啟示：模塊化設(shè)計思想 221本章小結(jié) 222參考文獻(xiàn) 223
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