特种机器人技术

第1章　绪论/ 1

　1.1　机器人的定义与分类/ 2

　　　1.1.1　机器人的定义/ 2

　　　1.1.2　机器人的分类/ 3

　1.2　机器人的发展历程及趋势/ 5

　　　1.2.1　机器人的发展历程/ 5

　　　1.2.2　机器人的发展趋势/ 7

　1.3　特种机器人的发展现状和核心技术/ 10

　　　1.3.1　全球特种机器人发展现状/ 10

　　　1.3.2　我国特种机器人发展现状/ 12

　　　1.3.3　特种机器人核心技术/ 13

　1.4　特种机器人的主要应用领域/ 14



第2章　特种机器人的驱动系统和机构/ 32

　2.1　机器人的基本组成/ 33

　2.2　常用驱动器/ 34

　　　2.2.1　液压驱动/ 35

　　　2.2.2　气压驱动/ 37

　　　2.2.3　电气驱动/ 38

　　　2.2.4　新型驱动/ 39

　2.3　常见传动机构/ 40

　　　2.3.1　直线传动机构/ 40

　　　2.3.2　旋转运动机构/ 43

　　　2.3.3　减速传动机构/ 46

　2.4　机械臂/ 49

　2.5　机械手/ 52

　2.6　常见移动机构/ 54

　　　2.6.1　车轮式移动机构/ 54

　　　2.6.2　履带式移动机构/ 59

　　　2.6.3　腿足式移动机构/ 61

　　　2.6.4　其他形式的移动机构/ 62



第3章　特种机器人的传感技术/ 63

　3.1　概述/ 64

　　　3.1.1　特种机器人对传感器的要求/ 64

　　　3.1.2　常用传感器的特性/ 65

　　　3.1.3　机器人传感器的分类/ 67

　3.2　力觉传感器/ 69

　3.3　触觉传感器/ 71

　3.4　视觉传感器/ 75

　3.5　听觉传感器/ 80

　3.6　嗅觉传感器/ 84

　3.7　接近度传感器/ 86

　3.8　智能传感器/ 94

　　　3.8.1　智能传感器概述/ 94

　　　3.8.2　智能传感器的功能与特点/ 101

　　　3.8.3　智能传感器在机器人中的应用/ 103

　3.9　无线传感器网络技术/ 104

　　　3.9.1　无线传感器网络的特点/ 105

　　　3.9.2　无线传感器网络体系结构/ 107

　　　3.9.3　无线传感器网络的关键技术/ 109

　　　3.9.4　硬件与软件平台/ 111

　　　3.9.5　无线传感器网络与Internet 的互联/ 112



第4章　基于视觉的移动机器人定位技术/ 114

　4.1　移动机器人视觉系统/ 115

　　　4.1.1　机器人视觉的基本概念/ 115

　　　4.1.2　移动机器人视觉系统的主要应用领域/ 116

　　　4.1.3　移动机器人单目视觉系统/ 117

　　　4.1.4　移动机器人双目视觉概述/ 121

　4.2　摄像机标定方法/ 122

　　　4.2.1　离线标定方法/ 123

　　　4.2.2　改进的节点提取算法/ 128

　　　4.2.3　实验结果/ 132

　4.3　路标的设计与识别/ 135

　　　4.3.1　边框的设计与识别/ 135

　　　4.3.2　图案的设计与识别/ 139

　4.4　基于路标的定位系统/ 142

　　　4.4.1　单路标定位系统/ 142

　　　4.4.2　多路标定位系统/ 143

　　　4.4.3　误差分析/ 144

　　　4.4.4　实验验证/ 146

　4.5　移动机器人定位分析/ 147

　　　4.5.1　Monte Carlo定位算法/ 147

　　　4.5.2　机器人的实验环境/ 148

　　　4.5.3　定位误差实验/ 150



第5章　基于算法融合的移动机器人路径规划/ 153

　5.1　常用的路径规划方法/ 154

　5.2　基于人工势场和A*算法融合的机器人路径规划/ 157

　　　5.2.1　人工势场法/ 157

　　　5.2.2　A*算法/ 158

　　　5.2.3　人工势场和A*算法融合/ 159

　　　5.2.4　仿真研究/ 162

　5.3　基于人工势场和蚁群算法的机器人路径规划/ 165

　　　5.3.1　蚁群算法/ 166

　　　5.3.2　改进的人工势场法/ 167

　　　5.3.3　基于势场力引导的蚁群算法/ 168

　　　5.3.4　仿真研究/ 169



第6章　废墟搜救机器人/ 171

　6.1　废墟搜救机器人概述/ 172

　　　6.1.1　废墟搜救机器人研究意义/ 172

　　　6.1.2　废墟搜救机器人研究趋势/ 173

　6.2　废墟搜救机器人硬件系统/ 174

　　　6.2.1　废墟搜救机器人硬件构成/ 174

　　　6.2.2　可变形搜救机器人硬件系统/ 174

　　　6.2.3　可变形搜救机器人运动学模型/ 179

　6.3　废墟搜救机器人控制系统/ 181

　　　6.3.1　废墟搜救机器人控制系统的要求/ 181

　　　6.3.2　层次化分布式模块化控制系统结构设计/ 182

　6.4　废墟搜救机器人控制站系统/ 183

　　　6.4.1　废墟搜救机器人控制站系统特点/ 183

　　　6.4.2　废墟搜救机器人控制站系统结构/ 185

　　　6.4.3　废墟搜救机器人控制站工作模式/ 190

　6.5　颠簸环境下废墟搜救机器人自主运动/ 193

　　　6.5.1　颠簸环境对废墟搜救机器人的运动影响/ 193

　　　6.5.2　颠簸环境下废墟搜救机器人运动学模型/ 194

　　　6.5.3　颠簸环境下模糊控制器分析与设计/ 199

　　　6.5.4　仿真研究/ 200



第7章　文本问答机器人/ 206

　7.1　文本问答机器人概述/ 207

　　　7.1.1　文本问答机器人的概念与特点/ 207

　　　7.1.2　文本问答机器人的发展历程/ 207

　　　7.1.3　文本问答机器人的分类/ 208

　　　7.1.4　文本问答机器人的评价指标/ 212

　7.2　文本问答机器人体系结构/ 212

　　　7.2.1　文本问答机器人基本原理/ 212

　　　7.2.2　文本问答机器人体系结构/ 214

　　　7.2.3　文本问答机器人问题分析/ 215

　　　7.2.4　文本问答机器人信息检索/ 216

　　　7.2.5　文本问答机器人答案抽取/ 217

　7.3　文本问答机器人关键技术/ 217

　　　7.3.1　中文分词技术/ 217

　　　7.3.2　词性标注技术/ 220

　　　7.3.3　去停用词技术/ 221

　　　7.3.4　特征提取技术/ 221

　　　7.3.5　问题分类技术/ 222

　　　7.3.6　答案提取技术/ 222

　7.4　基于互联网的文本问答机器人的典型应用/ 223

　　　7.4.1　基于FAQ的受限域文本问答机器人系统结构/ 223

　　　7.4.2　基于FAQ的受限域文本问答机器人系统功能/ 224

　　　7.4.3　基于FAQ的受限域文本问答机器人系统特点/ 226

　　　7.4.4　基于FAQ的受限域文本问答机器人应用领域/ 227



参考文献/ 228