人工智能：智能機(jī)器人（精裝版）

第1章 緒論1
1．1 機(jī)器人的發(fā)展1
1．1．1 機(jī)器人學(xué)的起源和機(jī)器人三定律1
1．1．2 國(guó)外機(jī)器人的發(fā)展情況2
1．1．3 國(guó)內(nèi)機(jī)器人的發(fā)展情況3
1．1．4 機(jī)器人的發(fā)展歷程4
1．2 機(jī)器人的基本概念5
1．2．1 機(jī)器人的定義與特點(diǎn)5
1．2．2 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)7
1．3 機(jī)器人學(xué)與人工智能11
1．3．1 人工智能的發(fā)展11
1．3．2 機(jī)器人學(xué)與人工智能的關(guān)系12
1．4 機(jī)器人學(xué)的研究領(lǐng)域13
1．4．1 機(jī)器人學(xué)的知識(shí)圖譜13
1．4．2 機(jī)器人學(xué)的研究方向14
第2章 機(jī)器人學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)17
2．1 位置和姿態(tài)的表示17
2．1．1 位置的表示17
2．1．2 方位的表示18
2．1．3 位姿的表示19
2．2 坐標(biāo)變換19
2．2．1 平移坐標(biāo)變換和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換20
2．2．2 齊次坐標(biāo)變換22
2．3 通用旋轉(zhuǎn)變換26
2．3．1 通用旋轉(zhuǎn)變換公式27
2．3．2 等效轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)軸29
第3章 智能機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)31
3．1 慎思式體系結(jié)構(gòu)31
3．2 反應(yīng)式體系結(jié)構(gòu)33
3．3 混合式體系結(jié)構(gòu)34
3．4 新型體系結(jié)構(gòu)37
3．4．1 自組織體系結(jié)構(gòu)38
3．4．2 分布式體系結(jié)構(gòu)39
3．4．3 社會(huì)機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)40
3．5 機(jī)器人操作系統(tǒng)41
第4章 智能機(jī)器人中的傳感器43
4．1 內(nèi)部傳感器44
4．1．1 規(guī)定位置檢測(cè)的內(nèi)部傳感器44
4．1．2 位置、角度測(cè)量傳感器45
4．1．3 速度傳感器47
4．2 外部傳感器47
4．3 視覺(jué)傳感器49
4．3．1 光電二極管與光電轉(zhuǎn)換器49
4．3．2 位置敏感探測(cè)器49
4．3．3 CCD圖像傳感器50
4．3．4 CMOS圖像傳感器51
4．3．5 紅外傳感器52
4．4 距離傳感器52
4．4．1 超聲波距離傳感器53
4．4．2 激光雷達(dá)53
4．4．3 毫米波雷達(dá)58
4．4．4 深度攝像機(jī)60
第5章 環(huán)境感知與建模65
5．1 SLAM中的常用模型65
5．1．1 坐標(biāo)系模型65
5．1．2 機(jī)器人位置模型66
5．1．3 里程計(jì)或控制命令模型66
5．1．4 運(yùn)動(dòng)模型67
5．1．5 傳感器觀測(cè)模型68
5．1．6 噪聲模型68
5．2 地圖構(gòu)建中的常用地圖及其選擇標(biāo)準(zhǔn)69
5．3 機(jī)器人定位技術(shù)72
5．3．1 相對(duì)定位技術(shù)73
5．3．2 絕對(duì)定位技術(shù)74
5．4 即時(shí)定位與地圖構(gòu)建的研究方法、現(xiàn)狀及方向75
5．4．1 基于卡爾曼濾波器和擴(kuò)展卡爾曼濾波器的研究方法77
5．4．2 基于粒子濾波器的研究方法79
5．4．3 基于圖優(yōu)化的研究方法81
5．4．4 SLAM的研究現(xiàn)狀82
5．4．5 SLAM的研究方向89
第6章 路徑規(guī)劃91
6．1 環(huán)境地圖的表示91
6．1．1 拓?fù)涞貓D92
6．1．2 度量地圖93
6．1．3 混合地圖95
6．2 路徑規(guī)劃技術(shù)95
6．2．1 全局路徑規(guī)劃95
6．2．2 局部路徑規(guī)劃98
6．3 全局路徑規(guī)劃算法100
6．3．1 A*算法100
6．3．2 D* Lite算法105
6．3．3 基于蟻群算法的路徑規(guī)劃108
6．4 局部路徑規(guī)劃算法112
6．4．1 基于滾動(dòng)窗口的局部路徑規(guī)劃算法112
6．4．2 Morphin算法116第7章機(jī)器人控制123
7．1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)123
7．1．1 運(yùn)動(dòng)學(xué)概述124
7．1．2 運(yùn)動(dòng)的描述與分析126
7．1．3 基于麥克納姆輪的全向移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)分析133
7．2 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)137
7．2．1 動(dòng)力學(xué)概述137
7．2．2 動(dòng)力學(xué)分析方法138
7．2．3 立方體機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析142
7．3 機(jī)器人的傳統(tǒng)控制145
7．3．1 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制145
7．3．2 機(jī)器人的軌跡規(guī)劃和軌跡控制149
7．3．3 機(jī)器人的力控制155
7．4 機(jī)器人的智能控制160
7．4．1 智能控制概述160
7．4．2 智能控制系統(tǒng)分類(lèi)及應(yīng)用161
第8章 多機(jī)器人協(xié)同175
8．1 多機(jī)器人系統(tǒng)概述175
8．2 多機(jī)器人協(xié)同感知178
8．3 多機(jī)器人協(xié)同作業(yè)186
8．3．1 市場(chǎng)拍賣(mài)方法186
8．3．2 情感招募方法188
8．4 多機(jī)器人協(xié)同編隊(duì)191
8．4．1 基于領(lǐng)航者-跟隨者的方法193
8．4．2 基于虛擬結(jié)構(gòu)的方法196
第9章 智能機(jī)器人的HRI201
9．1 HCI技術(shù)概述201
9．1．1 HCI的作用201
9．1．2 HCI過(guò)程涉及的元素202
9．1．3 HCI技術(shù)的發(fā)展203
9．2 HRI相關(guān)理論203
9．2．1 HRI技術(shù)的發(fā)展204
9．2．2 HRI模式的分類(lèi)206
9．2．3 面向不同應(yīng)用領(lǐng)域的HRI模式210
9．2．4 HRI的評(píng)估212
9．3 智能HRI的關(guān)鍵技術(shù)215
9．3．1 智能HRI的特點(diǎn)216
9．3．2 自然語(yǔ)言交互217
9．3．3 手勢(shì)交互218
9．3．4 腦機(jī)交互222
9．3．5 虛擬現(xiàn)實(shí)交互224
9．3．6 多模態(tài)交互226
參考文獻(xiàn)229