室內(nèi)移動式服務(wù)機(jī)器人的感知.定位與控制

內(nèi)容概要

本書以工作于室內(nèi)的操作型服務(wù)機(jī)器人為背景，從控制的角度出發(fā)，由機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成到機(jī)器人的移動感知、定位與控制，系統(tǒng)地闡述了服務(wù)機(jī)器人的基本原理與關(guān)鍵技術(shù)，并給出了服務(wù)機(jī)器人室內(nèi)作業(yè)的應(yīng)用示例。全書共由9章構(gòu)成，分別為緒論、移動式服務(wù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與工作原理、運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)模型、感知與控制體系結(jié)構(gòu)、人機(jī)交互、移動平臺的定位與導(dǎo)航、路徑與運(yùn)動規(guī)劃、控制方法與策略、典型應(yīng)用示例。本書以輪式移動平臺的定位與運(yùn)動控制為主，同時兼顧了操作手臂的控制問題。    本書主要面向從事機(jī)器人研究和應(yīng)用的科技人員，既注重反映本領(lǐng)域的研究前沿，又注重理論與應(yīng)用的結(jié)合及可實現(xiàn)性。本書可作為機(jī)器人、計算機(jī)視覺等領(lǐng)域的科研工作者和工程技術(shù)人員的參考書，也可作為控制科學(xué)與工程、計算機(jī)等學(xué)科的研究生和高年級本科生的教材。

作者簡介

鄒偉，1974年10月生，山東人，博士，中國科學(xué)院自動化研究所副研究員。長期從事機(jī)器人視覺與控制、人機(jī)交互方面的科研工作。主持與參加科研項目8項，獲得發(fā)明與實用新型專利4項，出版著作1部，譯著一部，在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文40余篇。

書籍目錄

前言第1章  緒論  1.1  服務(wù)機(jī)器人的基本概念與發(fā)展歷程    1.1.1  服務(wù)機(jī)器人的定義    1.1.2  服務(wù)機(jī)器人的分類    1.1.3  服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展歷程  1.2  服務(wù)機(jī)器人的研究領(lǐng)域    1.2.1  機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計與驅(qū)動    1.2.2  感知系統(tǒng)與技術(shù)    1.2.3  控制技術(shù)    1.2.4  人機(jī)工程    1.2.5  應(yīng)用研究  1.3  服務(wù)機(jī)器人的特點與基本結(jié)構(gòu)    1.3.1  服務(wù)機(jī)器人的特點    1.3.2  服務(wù)機(jī)器人的基本機(jī)構(gòu)  1.4  幾類典型的服務(wù)機(jī)器人    1.4.1  清潔機(jī)器人    1.4.2  醫(yī)用機(jī)器人    1.4.3  康復(fù)機(jī)器人    1.4.4  導(dǎo)游機(jī)器人    1.4.5  家政機(jī)器人  1.5  服務(wù)機(jī)器人控制的基本方法與發(fā)展趨勢    1.5.1  服務(wù)機(jī)器人的運(yùn)動控制結(jié)構(gòu)    1.5.2  服務(wù)機(jī)器人的運(yùn)動控制方法    1.5.3  服務(wù)機(jī)器人控制的發(fā)展趨勢  參考文獻(xiàn)第2章  移動式服務(wù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與工作原理  2.1　總體結(jié)構(gòu)　　2.1.1　上位機(jī)子系統(tǒng)　　2.1.2　感知子系統(tǒng)　　2.1.3　控制子系統(tǒng)    2.1.4　人機(jī)交互子系統(tǒng)    2.1.5　移動平臺和服務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)    2.1.6　電源子系統(tǒng)  2.2　移動機(jī)構(gòu)    2.2.1　輪式移動機(jī)構(gòu)    2.2.2　履帶式移動機(jī)構(gòu)    2.2.3　腿足式移動機(jī)構(gòu)  2.3　服務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)——機(jī)械手    2.3.1　機(jī)械手定義及相關(guān)術(shù)語    2.3.2　典型機(jī)械手結(jié)構(gòu)    2.3.3　移動機(jī)械手的特點  2.4　室內(nèi)移動式服務(wù)機(jī)器人的工作原理    2.4.1　工作原理    2.4.2　工作特點  本章小結(jié)  參考文獻(xiàn)第3章　運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)模型  3.1　機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動約束    3.1.1　完整約束與非完整約束    3.1.2　廣義坐標(biāo)    3.1.3　位形空間    3.1.4　Pfaffian型非完整約束系統(tǒng)的可控性判據(jù)    3.1.5　示例——單輪滾動約束  3.2　移動平臺運(yùn)動學(xué)模型    3.2.1　差分驅(qū)動平臺    3.2.2　導(dǎo)向驅(qū)動輪式平臺    3.2.3　全方位輪式平臺  3.3　移動平臺動力學(xué)模型    3.3.1　雙輪差動移動平臺    3.3.2　履帶式移動平臺  3.4　操作手臂的運(yùn)動學(xué)模型    3.4.1　正向運(yùn)動學(xué)    3.4.2　逆向運(yùn)動學(xué)    3.4.3　PArm的欠自由度逆向運(yùn)動學(xué)　　……第3章  運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)模型第4章  感知與控制體系結(jié)構(gòu)第5章  人機(jī)交互第6章  移動平臺的定位與導(dǎo)航第7章  路徑與運(yùn)動規(guī)劃第8章  控制方法與策略第9章  典型應(yīng)用示例

章節(jié)摘錄

第1章 緒論隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及社會的需要，服務(wù)機(jī)器人技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。目前，服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用范圍已經(jīng)涉及清潔、醫(yī)療、導(dǎo)游、教育、娛樂、安保、日常生活等多個領(lǐng)域。應(yīng)用服務(wù)機(jī)器人不僅可以降低勞動力成本上升所造成的影響，而且可以使人們擺脫一些繁瑣枯燥的工作。服務(wù)機(jī)器人具有不知疲倦以及按照人們意愿工作的特點，可以大大減輕人們的勞動強(qiáng)度、提高人們的生活質(zhì)量。盡管服務(wù)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展還未達(dá)到所期望的程度，但是服務(wù)機(jī)器人正不斷地滲透到各行各業(yè)中，逐漸地為人們提供生活便利，提高生活質(zhì)量?，F(xiàn)代社會的人口老齡化以及人們生活質(zhì)量的提高，將為服務(wù)機(jī)器人創(chuàng)造更為廣闊的市場，也必將促進(jìn)服務(wù)機(jī)器人技術(shù)的更快發(fā)展。在不久的將來，服務(wù)機(jī)器人將走進(jìn)千家萬戶，改善人們的生活方式，提高人們的生活質(zhì)量，成為人類的得力助手。1.1 服務(wù)機(jī)器人的基本概念與發(fā)展歷程1.1.1 服務(wù)機(jī)器人的定義盡管服務(wù)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，但是到目前為止，對服務(wù)機(jī)器人還沒有一個統(tǒng)一的定義。國際機(jī)器人聯(lián)合會關(guān)于服務(wù)機(jī)器人的初步定義如下[1]：服務(wù)機(jī)器人是一種半自主或全自主工作的機(jī)器人，它能完成有益于人類的服務(wù)工作，但不包括從事生產(chǎn)的設(shè)備。歐美國家大多采用這種定義方式。而亞洲許多國家認(rèn)為[2]：服務(wù)機(jī)器人是一種以半自主或全自主的方式操作，用于完成對人類福利和設(shè)備有用的服務(wù)（制造操作除外）的機(jī)器人。這種定義所包括的機(jī)器人的范圍更小，但更貼近普通人的理解。還有其他一些關(guān)于服務(wù)機(jī)器人的定義，例如：服務(wù)機(jī)器人是能在日常環(huán)境中完成對于人類活動有用的服務(wù)的、基于傳感器的、可預(yù)編程的機(jī)電一體化裝置。

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