移動機(jī)器人及其自主化技術(shù)

內(nèi)容概要

宋永端主編的《移動機(jī)器人及其自主化技術(shù)》全面深入地介紹了移動機(jī)器人的相關(guān)理論和關(guān)鍵技術(shù)。全書共分8章，內(nèi)容包括移動機(jī)器人的系統(tǒng)組成與體系結(jié)構(gòu)、移動機(jī)器人本體設(shè)計、移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)、移動機(jī)器人傳感器技術(shù)、移動機(jī)器人定位、移動機(jī)器人控制技術(shù)、稱動機(jī)器人視覺系統(tǒng)、自主式移動機(jī)器人實例等。本書內(nèi)容新穎，注重基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實際，并較為系統(tǒng)地介紹了移動機(jī)器人系統(tǒng)實際設(shè)計步驟及方法，用實例闡述了相關(guān)算法的應(yīng)用，同時還兼顧移動機(jī)器人技術(shù)的廣度和深度，介紹了一些新的技術(shù)和新的方法，以幫助讀者開闊視野。
《移動機(jī)器人及其自主化技術(shù)》可作為高等院校自動化專業(yè)、計算機(jī)、機(jī)電工程、信息工程、電子信息工程等專業(yè)本科生、研究生教材，也可作為移動機(jī)器人技術(shù)入門學(xué)習(xí)的參考書。

書籍目錄

前言
第1章 緒論
 1.1 機(jī)器人的定義及由來
 1.1.1 機(jī)器人的定義
 1.1.2 機(jī)器人的由來
 1.2 移動機(jī)器人簡介
 1.2.1 移動機(jī)器人的定義
 1.2.2 移動機(jī)器人的分類
 1.3 典型移動機(jī)器人
 1.3.1 室外移動機(jī)器人
 1.3.2 室內(nèi)移動機(jī)器人
 1.4 其他典型移動機(jī)器人
 1.5 移動機(jī)器人的特點與特征
 1.5.1 移動機(jī)器人的特點
 1.5.2 移動機(jī)器人的特征
 1.6 移動機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)
 1.6.1 移動機(jī)器人機(jī)構(gòu)
 1.6.2 移動機(jī)器人的控制體系結(jié)構(gòu)
 1.6.3 視覺實時處理技術(shù)
 1.6.4 車體的定位技術(shù)
 1.6.5 基于多傳感器的信息融合技術(shù)
 1.6.6 路徑規(guī)劃技術(shù)
 1.6.7 車體控制技術(shù)
 1.7 移動機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展
 1.8 移動機(jī)器人競賽
 參考文獻(xiàn)
第2章 移動機(jī)器人本體設(shè)計
 2.1 走行機(jī)構(gòu)
 2.1.1 足式走行機(jī)構(gòu)
 2.1.2 履帶式走行機(jī)構(gòu)
 2.1.3 輪式走行機(jī)構(gòu)
 2.2 走行電動機(jī)選型
 2.2.1 電動機(jī)簡介
 2.2.2 電動機(jī)容量及轉(zhuǎn)矩的計算
 2.3 走行機(jī)構(gòu)設(shè)計
 2.3.1 驅(qū)動軸的設(shè)計與校核
 2.3.2 鍵的設(shè)計
 2.3.3 車輪的設(shè)計
 2.3.4 一體式軸承座的設(shè)計
 2.3.5 從動輪系的結(jié)構(gòu)設(shè)計
 2.3.6 車體穩(wěn)定性分析
 2.4 底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計
 2.5 提升機(jī)構(gòu)設(shè)計
 2.5.1 剪叉式升降平臺
 2.5.2 絲杠提升
 2.6 夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計
 2.6.1 夾持機(jī)構(gòu)運動學(xué)分析
 2.6.2 基于MATLAB的夾持機(jī)構(gòu)運動學(xué)分析
 2.6.3 基于ADAMS的夾持機(jī)構(gòu)運動學(xué)仿真
 參考文獻(xiàn)
第3章 移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)
 3.1 移動機(jī)器人硬件系統(tǒng)知識
 3.1.1 電源系統(tǒng)
 3.1.2 主控模塊
 3.1.3 電動機(jī)控制模塊
 3.1.4 定位信息采集模塊
 3.1.5 其他模塊
 3.2 機(jī)器人軟件系統(tǒng)知識
 3.2.1 軟件系統(tǒng)設(shè)計概要
 3.2.2 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計
 3.2.3 軟件系統(tǒng)開發(fā)工具介紹
 3.2.4 嵌入式操作系統(tǒng)
 3.2.5 軟件抗干擾技術(shù)
 3.2.6 通信方式介紹
 參考文獻(xiàn)
第4章 移動機(jī)器人傳感器技術(shù)
 4.1 內(nèi)部傳感器
 4.1.1 電位器
 4.1.2 編碼器
 4.1.3 陀螺儀
 4.1.4 電子羅盤
 4.1.5 StarGazer室內(nèi)定位系統(tǒng)
 4.1.6 GPS系統(tǒng)
 4.1.7 組合導(dǎo)航系統(tǒng)
 4.2 外部傳感器
 4.2.1 接觸開關(guān)和光電開關(guān)
 4.2.2 紅外傳感器
 4.2.3 超聲波傳感器
 4.3 需要考慮的問題
 參考文獻(xiàn)
第5章 移動機(jī)器人自主定位
 5.1 機(jī)器人定位模型
 5.1.1 機(jī)器人運動方程
 5.1.2 機(jī)器人觀測方程
 5.1.3 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)
 5.2 Kalman濾波及粒子濾波
 5.2.1 擴(kuò)展型Kalman濾波器
 5.2.2 粒子濾波器
 5.3 自主定位及地圖構(gòu)建核心框架
 5.3.1 基于擴(kuò)展Kalman濾波器的機(jī)器人自主定位與地圖構(gòu)建
 5.3.2 基于蒙特卡羅方法的機(jī)器人自主定位與地圖構(gòu)建
 5.4 SLAM實驗與仿真
 5.4.1 Tim Bailey仿真平臺
 5.4.2 Carpark數(shù)據(jù)庫
 參考方獻(xiàn)
第6章 移動機(jī)器人控制技術(shù)
 6.1 非完整約束和非完整系統(tǒng)
 6.2 移動機(jī)器人控制問題
 6.2.1 移動機(jī)器人運動控制研究背景
 6.2.2 移動機(jī)器人軌跡跟蹤控制研究現(xiàn)狀
 6.2.3 移動機(jī)器人軌跡跟蹤發(fā)展趨勢
 6.3 移動機(jī)器人智能PID控制
 6.3.1 常規(guī)PID控制算法簡介
 6.3.2 PID控制方法
 6.3.3 智能PID控制方法
 6.3.4 PID校正下的直線目標(biāo)點跟蹤算法應(yīng)用
 6.3.5 PID校正下的弧線跟蹤算法
 6.4 基于Lyapunov理論的移動機(jī)器人目標(biāo)點跟蹤算法
 6.5 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的移動機(jī)器人自適應(yīng)控制
 6.6 基于虛擬領(lǐng)隊的無人車神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)編隊控制
 6.7 一般非線性系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制
 6.8 基于虛擬領(lǐng)隊的無人車編隊記憶控制
 參考文獻(xiàn)
第7章 移動機(jī)器人視覺系統(tǒng)
 7.1 機(jī)器人視覺系統(tǒng)簡述
 7.1.1 機(jī)器人視覺的基本概念及作用
 7.1.2 機(jī)器人視覺系統(tǒng)的組成
 7.1.3 機(jī)器人視覺系統(tǒng)的分類
 7.2 攝像機(jī)模型
 7.2.1 單目視覺模型
 7.2.2 雙目視覺模型
 7.3 攝像機(jī)標(biāo)定
 7.3.1 攝像機(jī)的畸變模型
 7.3.2 攝像機(jī)的標(biāo)定技術(shù)
 7.4 利用單目攝像機(jī)測量距離及角度
 7.4.1 單目測量與目標(biāo)物體的距離
 7.4.2 單目測量與目標(biāo)物體的角度
 7.5 圖像處理
 7.5.1 灰度圖像與彩色圖像
 7.5.2 圖像增強(qiáng)
 7.5.3 圖像分割
 7.6 物體跟蹤
 7.6.1 計算區(qū)域的直方圖
 7.6.2 卡爾曼濾波
 7.6.3 MeanShift跟蹤算法
 7.6.4 CamShift跟蹤算法
 參考文獻(xiàn)
第8章 自主式移動機(jī)器人實例
 8.1 智能迎賓移動機(jī)器人簡介
 8.2 迎賓機(jī)器人的控制體系結(jié)構(gòu)
 8.2.1 迎賓機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計
 8.2.2 混合式體系結(jié)構(gòu)
 8.2.3 迎賓機(jī)器人的行為管理及運動控制
 8.2.4 迎賓機(jī)器人的軟件結(jié)構(gòu)
 8.2.5 語音控制及人機(jī)交互
 8.3 室外地面無人駕駛車輛（ALV）
 8.3.1 室外地面無人駕駛車輛簡介
 8.3.2 ALV系統(tǒng)功能模塊介紹
 8.3.3 視覺環(huán)境模型學(xué)習(xí)與定位
 8.3.4 BJTU-I無人車輛系統(tǒng)平臺簡介
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   7.電路板的制作 設(shè)計電路板的目的是制作成品的印制電路板，制作印制電路板的工具是Protel99SE，下面對這個軟件進(jìn)行簡單的介紹。 Protel設(shè)計系統(tǒng)是一套建立在IBM兼容PC環(huán)境下的電路集成設(shè)計系統(tǒng)（Electronic De—sign Automation，EDA）。Protel設(shè)計系統(tǒng)是世界上第一套被引入Windows環(huán)境的EDA開發(fā)工具，它一向以其高度的集成性及擴(kuò)展性著稱于世。 Prote199SE就是由早期Protel版本發(fā)展而來的，是基于Windows95／98／2000／XP環(huán)境的新一代電路原理圖輔助設(shè)計與繪制軟件，其功能包括電路原理圖設(shè)計、印制電路板設(shè)計、無網(wǎng)格布線器、可編程序邏輯器件設(shè)計、電路圖模擬／仿真等。它是集電路設(shè)計與開發(fā)環(huán)境于一體的軟件。 印制電路板的制作可分為一下幾個步驟：原理圖的設(shè)計、原理圖庫和元件制作、PCB庫和PCB元件封裝制作。由于篇幅有限，在這里不再展開。 3.2 機(jī)器人軟件系統(tǒng)知識 3.2.1 軟件系統(tǒng)設(shè)計概要 現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，各種設(shè)備功能更強(qiáng)大，數(shù)據(jù)處理速度成倍增加。與純軟件開發(fā)又不同，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)受硬件束縛，寫的軟件與產(chǎn)品有很大的相關(guān)性，因此在設(shè)計過程中，需要將軟件設(shè)計的相關(guān)經(jīng)驗適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以適應(yīng)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的特點。c語言的使用也適應(yīng)了這一要求，使人們能夠更加規(guī)范地開發(fā)項目。這里選擇一些對機(jī)器人嵌入式系統(tǒng)開發(fā)有指導(dǎo)意義的原則、方法和思想做一個簡要介紹。 1.確定工作項目 在進(jìn)行任何一項工作之前，必須要對它的可行性進(jìn)行分析，其次要進(jìn)行需求分析，如要完成一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，就必須知道數(shù)據(jù)采集速度的要求，選用目前市場上的器件是否可以達(dá)到此要求。在認(rèn)為可行的情況下，需要知道包括硬件、軟件、程序開發(fā)包、調(diào)試的各種工具、需要使用的技術(shù)等。只有在這些基本需求可以滿足的情況下才可以進(jìn)行下一步設(shè)計。 2.建立設(shè)計文檔 不管是軟件設(shè)計還是硬件設(shè)計，這一點都是要強(qiáng)調(diào)的。經(jīng)驗教訓(xùn)告訴人們，只有建立完備的文檔，才有可能對工作步驟具有指導(dǎo)意義，同時為以后的調(diào)試和維護(hù)提供幫助。這里包括開始的設(shè)計文檔以及開發(fā)過程中的文檔。

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