智能机器人技术导论

第1 章 智能机器人概论 ............................................................................................... 1
1.1 智能机器人的产生与发展 ............................................................................ 2
1.1.1 机器人的产生 ............................................................................................. 2
1.1.2 机器人的概念 ............................................................................................. 2
1.1.3 机器人的发展历程 ..................................................................................... 3
1.1.4 机器人的应用领域 ..................................................................................... 5
1.1.5 机器人的发展趋势 ..................................................................................... 6
1.2 典型的机器人系统 .......................................................................................... 8
1.2.1 机械系统 ..................................................................................................... 8
1.2.2 驱动系统 ..................................................................................................... 9
1.2.3 感知系统 ..................................................................................................... 9
1.2.4 控制系统 ................................................................................................... 10
1.2.5 通信系统 ................................................................................................... 10
习题1 .......................................................................................................................... 11
第2 章 智能机器人系统基础 .................................................................................... 13
2.1 智能机械臂结构 ............................................................................................. 14
2.1.1 机械臂的分类与作用 ............................................................................... 14
2.1.2 机械臂机构设计 ....................................................................................... 18
2.2 智能机器人行走机构 ................................................................................... 23
2.2.1 轮式行走机构 ........................................................................................... 23
2.2.2 履带式行走机构 ....................................................................................... 25
2.2.3 足式行走机构 ........................................................................................... 27
2.3 智能机器人驱动技术 ................................................................................... 29
2.3.1 驱动电动机 ............................................................................................... 29
2.3.2 驱动控制 ................................................................................................... 33
2.3.3 驱动电源 ................................................................................................... 34
习题2 .......................................................................................................................... 37
第3 章 智能机器人感知系统 .................................................................................... 39
3.1 智能感知系统构成 ........................................................................................ 40
3.1.1 感知系统的组成 ....................................................................................... 41
3.1.2 感知系统的分布 ....................................................................................... 42
3.2 距离感知 .......................................................................................................... 45
3.2.1 声呐测距 ................................................................................................... 45
3.2.2 红外测距 ................................................................................................... 47
3.2.3 超声波测距 ............................................................................................... 48
3.2.4 激光测距 ................................................................................................... 48
3.3 位姿感知 .......................................................................................................... 49
3.3.1 旋转位移测量 ........................................................................................... 49
3.3.2 姿态航向测量 ........................................................................................... 51
3.4 力觉感知 .......................................................................................................... 54
3.4.1 触觉传感器 ............................................................................................... 55
3.4.2 力觉传感器 ............................................................................................... 56
3.4.3 滑觉传感器 ............................................................................................... 57
3.4.4 接近觉传感器 ........................................................................................... 58
3.5 视觉感知 .......................................................................................................... 59
3.5.1 图像采集与图像处理 ............................................................................... 59
3.5.2 视觉系统 ................................................................................................... 61
3.6 听觉感知 .......................................................................................................... 63
3.6.1 语音采集 ................................................................................................... 63
3.6.2 语音识别 ................................................................................................... 64
3.7 嗅觉与味觉感知 ............................................................................................ 65
3.7.1 嗅觉感知 ................................................................................................... 65
3.7.2 味觉感知 ................................................................................................... 67
3.8 多传感器数据融合 ........................................................................................ 68
3.8.1 多传感器数据融合的定义与目的 ........................................................... 68
3.8.2 多传感器数据融合的特点 ....................................................................... 68
3.8.3 数据融合的三个层次 ............................................................................... 68
3.8.4 数据融合方法和融合模式 ....................................................................... 69
3.8.5 多传感器数据融合的应用 ....................................................................... 71
习题3 .......................................................................................................................... 72
第4 章 智能机器人导航技术 .................................................................................... 74
4.1 导航系统的概念 ............................................................................................. 75
4.2 导航系统的分类 ............................................................................................. 75
4.3 地图构造 .......................................................................................................... 77
4.3.1 拓扑图 ....................................................................................................... 77
4.3.2 特征图 ....................................................................................................... 78
4.3.3 网格图 ..........................................................................................