《機器人技術創意設計》緊扣讀者需求，採用實例分析的形式，深入淺出地講述了現代機器人技術的熱點問題、關鍵技術、套用實例、解決方案、發展前沿。全書共12章，內容包括：認識“機器人”、仿螞蟻機器人機構設計及其三維造型實現、仿象鼻機器人造型及其運動仿真、六足爬行機器人避障控制技術、偵察機器人導航定位技術、特種機器人超音波測距系統、警用機器人視覺系統及目標跟蹤技術、移動機器人路徑規劃技術及其Mobotsim仿真、四旋翼無人飛行機器人、仿生機器魚、仿生多足機器人設計、機器人DIY。《機器人技術創意設計》具有系統全面、循序漸進、實例豐富、突出創新、原理透徹、注重套用、圖文並茂、語言生動等特點。
基本介紹
- 書名：機器人技術創意設計
- 作者：趙小川
- 出版日期：2013年1月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787512409903
- 外文名：Robotics Creative Design
- 出版社：北京航空航天大學出版社
- 頁數：350頁
- 開本：16
- 品牌：北京航空航天大學出版社
基本介紹,內容簡介,作者簡介,圖書目錄,
基本介紹
內容簡介
《機器人技術創意設計》可作為參加“挑戰杯”、大學生創新論壇、電子設計大賽等科創活動的參考資料；也可作為機械工程、電子工程相關專業的本科生、研究生的教材；以及本科畢業設計、研究生學術論文、工程技術人員的參考資料。
作者簡介
趙小川，博士，中國計算機學會高級會員·國際期刊ROBOTICA（Cambridge University Press）審稿人·中文權威核心期刊《計算機工程》、《計算機套用研究》專家審稿人·研究方向：數字圖像處理，機器人技術。以第一作者發表論文26篇，其中被SCI/EI檢索15篇，獲國家發明專利3項，實用新型專利2項，撰寫專著3部。
圖書目錄
第1章認識“機器人”
1.1從“變形金剛”說起
1.2機器人的發展歷程
1.3機器人與機器人技術
1.4機器人的組成
1.5現代機器人技術的研發流程
1.6現代機器人設計的關鍵技術
1.6.1機器人機械設計技術
1.6.2機器人動力學分析
1.6.3機器人虛擬樣機技術
1.6.4機器人運動控制技術
1.6.5機器人感測器與信息融合技術
1.7機器人技術常用術語
1.8機器人的套用領域
1.9世界先進機器人賞析
1.10機器人技術的發展趨勢
第2章仿螞蟻機器人機構設計及其三維造型實現
2.1Bill—Ant仿螞蟻機器人概述
2.2三維造型軟體介紹
2.3機器人腿部零部件三維造型
2.4機器人腿部的裝配
2.5機器人身體結構的三維建模
2.6機器人整體裝配
2.7生成工程圖
2.8對Bill—Ant機器人的改進
第3章仿象鼻機器人造型及其運動仿真
3.1連續體機器人及其套用
3.2仿象鼻機器人概述
3.3造型與仿真軟體簡介
3.3.1SolidWorks軟體
3.3.2ADAMS軟體
3.4仿象鼻機器人三維模型的建立
3.4.1十字軸萬向聯軸器的選擇與強度校核
3.4.2仿象鼻機器人整體建模
3.5基於ADAMS的仿象鼻機器人運動仿真
3.5.1導入三維造型
3.5.2ADAMS中的仿真設定
3.5.3模型仿真算例
第4章六足爬行機器人避障控制技術
4.1六足爬行機器人簡介
4.2六足爬行機器人運動分析
4.3控制系統硬體平台設計與實現
4.3.1驅動舵機
4.3.2主控制器
4.3.3電源模組設計
4.3.4基於Proteus軟體的控制系統仿真
4.4障礙物探測感測器
4.5控制系統軟體設計與實現
第5章偵察機器人導航定位技術
5.1導航系統的硬體設計與實現
5.1.1GPS接收板卡的選擇及其性能測試
5.1.2信號處理器晶片的選擇及外圍電路設計
5.1.3GPS信號接收天線
5.1.4硬體電路、接口設計及其性能測試
5.2導航系統的軟體設計與實現
5.2.1GPS定位數據採集
5.2.2數據坐標轉換
5.2.3實時航跡修正
第6章特種機器人超音波測距系統
6.1傳統超音波感測器的原理及其套用
6.2偽隨機序列及其自相關函式
6.3新型超音波測距系統的測距原理
6.3.1渡越時間的測定
6.3.2超音波傳播速度的實時測量
6.3.3信息融合模組
6.4新型超音波測距系統的硬體電路
6.4.1超音波測距系統主控板的設計
6.4.2發射電路
6.4.3接收電路
6.4.4數據採集電路
6.5新型超音波測距系統的軟體設計
6.5.1軟體設計的理論基礎
6.5.2DSP的初始化程式設計
6.5.3DSP定時器的設定
6.5.4DSP數據採集程式設計
6.5.5偽隨機序列的產生與相關運算
6.6測距誤差補償
6.7原理樣機及其性能測試
6.7.1DSP控制板的調試
6.7.2DSP採集模組的調試
6.7.3外圍測距電路的調試
第7章警用機器人視覺系統及目標跟蹤技術
7.1機器人視覺概述
7.2機器人視覺系統的基本原理
7.3警用機器人
7.4警用機器人視覺系統
7.5目標跟蹤算法及其實現
7.5.1算法的整體流程
7.5.2混合高斯背景建模
7.5.3形態學處理
7.5.4基於MeanShift的目標跟蹤
7.5.5卡爾曼濾波器預測MeanShift起始點
7.5.6算法的程式實現與最佳化
第8章移動機器人路徑規劃技術及其Mobotsim仿真
8.1什麼是機器人路徑規劃技術
8.2機器人路徑規劃方法概述
8.2.1自由空間法
8.2.2圖搜尋法
8.2.3柵格法
8.2.4基於遺傳算法的路徑規劃
8.2.5人工勢場法
8.2.6基於模糊邏輯的路徑規劃
8.3模糊邏輯及其實現流程
8.4基於模糊邏輯的移動機器人實現及其Mobotsim仿真
8.4.1Mobotsim仿真軟體介紹
8.4.2基於模糊邏輯的路徑規劃在Mobotsim仿真軟體中的實現
第9章四旋翼無人飛行機器人
9.1四旋翼飛行器簡介
9.2四旋翼飛行器工作原理
9.3四旋翼飛行器的機身設計
9.4四旋翼飛行器的控制系統
9.4.1四旋翼飛行器系統總體架構
9.4.2四旋翼飛行器系統硬體選擇
9.4.3四旋翼飛行器動力控制系統PwM脈衝寬度調製
9.4.4四旋翼飛行器核心控制模組
9.4.5四旋翼飛行器數學模型
9.4.6數字PID控制算法及仿真
9.4.7控制系統軟體實現
9.5機載偵察感測器選型
9.5.1可見光感測器模型
9.5.2解析度模型
9.5.3綜合分析
9.6四旋翼無人飛行器航拍圖像拼接技術
第10章仿生機器魚
10.1仿生機器魚的優點
10.2遊動機理及沉浮實現方法探討
10.3機器魚的機構設計
10.3.1擺動機構設計
10.3.2尾部彈性機構設計
10.3.3轉彎設計
10.3.4沉浮機構設計
10.3.5骨架及密封設計
10.4機器魚控制系統硬體設計
10.4.1電機驅動模組設計
10.4.2信號採集與處理模組
10.4.3自動避障模組
10.4.4電源模組設計
10.5機器魚控制系統軟體設計
10.6遙控部分及控制界面設計
10.6.1遙控硬體電路及其實現
10.6.2串口通信儀
10.6.3控制界面及下位機程式
第11章仿生多足機器人設計
11.1典型昆蟲觀測實驗與分析
11.1.1實驗器材與實驗步驟
11.1.2弓背蟻平面行進時的上運動規律
11.1.3弓背蟻攀越障礙時的運動規律
11.2仿生六足機器人的機構設計
11.2.1仿生六足機器人機構模型
11.2.2仿生六足機器人本體設計
11.2.3仿生六足機器人腿部設計
11.3仿生六足機器人運動規劃
11.3.1仿生六足機器人步態規劃
11.3.2仿生六足機器人越障運動規劃
11.4控制系統設計
11.4.1仿生六足機器人控制系統構架
11.4.2仿生六足機器人控制系統的硬體實現
11.4.3基於CAN匯流排的實時通信方案
11.4.4關節伺服系統結構設計
11.4.5關節伺服系統硬體實現
11.4.6仿生六足機器人控制算法設計
11.5足端壓力感測器設計及其信息處理
11.5.1基於FSR的多足式機器人足端壓力感測器設計
11.5.2基於小波變換的信號濾波研究
11.6“落足反射”式仿生六足機器人足端軌跡規劃策略及其實現
11.6.1膝跳反射
11.6.2“落足反射”式足端軌跡規劃策略
11.6.3軌跡規劃策略在仿生六足機器人上的實現
第12章機器人DIY
12.1基於Webots仿真軟體的機器人設計
12.1.1Webots軟體介紹
12.1.2基於Webots仿真軟體的智慧型爬行機器人設計
12.1.3基於Webots仿真軟體的“先鋒”機器人設計
12.2“機器人科創”經驗大家談
12.2.1活學活用，樂在其中
12.2.2激情飛揚，一路成長
12.2.3從挑戰杯出發一一機器人科創拾遺
12.2.4改變與超越
附錄1仿螞蟻機器人主要部件工程圖
附錄2六足爬行機器人避障控制程式
附錄3Binary協定的ID#20信息塊
附錄4GPS定位數據採集與提取程式
附錄5pioneer2機器人的運動控制程式
參考文獻
1.1從“變形金剛”說起
1.2機器人的發展歷程
1.3機器人與機器人技術
1.4機器人的組成
1.5現代機器人技術的研發流程
1.6現代機器人設計的關鍵技術
1.6.1機器人機械設計技術
1.6.2機器人動力學分析
1.6.3機器人虛擬樣機技術
1.6.4機器人運動控制技術
1.6.5機器人感測器與信息融合技術
1.7機器人技術常用術語
1.8機器人的套用領域
1.9世界先進機器人賞析
1.10機器人技術的發展趨勢
第2章仿螞蟻機器人機構設計及其三維造型實現
2.1Bill—Ant仿螞蟻機器人概述
2.2三維造型軟體介紹
2.3機器人腿部零部件三維造型
2.4機器人腿部的裝配
2.5機器人身體結構的三維建模
2.6機器人整體裝配
2.7生成工程圖
2.8對Bill—Ant機器人的改進
第3章仿象鼻機器人造型及其運動仿真
3.1連續體機器人及其套用
3.2仿象鼻機器人概述
3.3造型與仿真軟體簡介
3.3.1SolidWorks軟體
3.3.2ADAMS軟體
3.4仿象鼻機器人三維模型的建立
3.4.1十字軸萬向聯軸器的選擇與強度校核
3.4.2仿象鼻機器人整體建模
3.5基於ADAMS的仿象鼻機器人運動仿真
3.5.1導入三維造型
3.5.2ADAMS中的仿真設定
3.5.3模型仿真算例
第4章六足爬行機器人避障控制技術
4.1六足爬行機器人簡介
4.2六足爬行機器人運動分析
4.3控制系統硬體平台設計與實現
4.3.1驅動舵機
4.3.2主控制器
4.3.3電源模組設計
4.3.4基於Proteus軟體的控制系統仿真
4.4障礙物探測感測器
4.5控制系統軟體設計與實現
第5章偵察機器人導航定位技術
5.1導航系統的硬體設計與實現
5.1.1GPS接收板卡的選擇及其性能測試
5.1.2信號處理器晶片的選擇及外圍電路設計
5.1.3GPS信號接收天線
5.1.4硬體電路、接口設計及其性能測試
5.2導航系統的軟體設計與實現
5.2.1GPS定位數據採集
5.2.2數據坐標轉換
5.2.3實時航跡修正
第6章特種機器人超音波測距系統
6.1傳統超音波感測器的原理及其套用
6.2偽隨機序列及其自相關函式
6.3新型超音波測距系統的測距原理
6.3.1渡越時間的測定
6.3.2超音波傳播速度的實時測量
6.3.3信息融合模組
6.4新型超音波測距系統的硬體電路
6.4.1超音波測距系統主控板的設計
6.4.2發射電路
6.4.3接收電路
6.4.4數據採集電路
6.5新型超音波測距系統的軟體設計
6.5.1軟體設計的理論基礎
6.5.2DSP的初始化程式設計
6.5.3DSP定時器的設定
6.5.4DSP數據採集程式設計
6.5.5偽隨機序列的產生與相關運算
6.6測距誤差補償
6.7原理樣機及其性能測試
6.7.1DSP控制板的調試
6.7.2DSP採集模組的調試
6.7.3外圍測距電路的調試
第7章警用機器人視覺系統及目標跟蹤技術
7.1機器人視覺概述
7.2機器人視覺系統的基本原理
7.3警用機器人
7.4警用機器人視覺系統
7.5目標跟蹤算法及其實現
7.5.1算法的整體流程
7.5.2混合高斯背景建模
7.5.3形態學處理
7.5.4基於MeanShift的目標跟蹤
7.5.5卡爾曼濾波器預測MeanShift起始點
7.5.6算法的程式實現與最佳化
第8章移動機器人路徑規劃技術及其Mobotsim仿真
8.1什麼是機器人路徑規劃技術
8.2機器人路徑規劃方法概述
8.2.1自由空間法
8.2.2圖搜尋法
8.2.3柵格法
8.2.4基於遺傳算法的路徑規劃
8.2.5人工勢場法
8.2.6基於模糊邏輯的路徑規劃
8.3模糊邏輯及其實現流程
8.4基於模糊邏輯的移動機器人實現及其Mobotsim仿真
8.4.1Mobotsim仿真軟體介紹
8.4.2基於模糊邏輯的路徑規劃在Mobotsim仿真軟體中的實現
第9章四旋翼無人飛行機器人
9.1四旋翼飛行器簡介
9.2四旋翼飛行器工作原理
9.3四旋翼飛行器的機身設計
9.4四旋翼飛行器的控制系統
9.4.1四旋翼飛行器系統總體架構
9.4.2四旋翼飛行器系統硬體選擇
9.4.3四旋翼飛行器動力控制系統PwM脈衝寬度調製
9.4.4四旋翼飛行器核心控制模組
9.4.5四旋翼飛行器數學模型
9.4.6數字PID控制算法及仿真
9.4.7控制系統軟體實現
9.5機載偵察感測器選型
9.5.1可見光感測器模型
9.5.2解析度模型
9.5.3綜合分析
9.6四旋翼無人飛行器航拍圖像拼接技術
第10章仿生機器魚
10.1仿生機器魚的優點
10.2遊動機理及沉浮實現方法探討
10.3機器魚的機構設計
10.3.1擺動機構設計
10.3.2尾部彈性機構設計
10.3.3轉彎設計
10.3.4沉浮機構設計
10.3.5骨架及密封設計
10.4機器魚控制系統硬體設計
10.4.1電機驅動模組設計
10.4.2信號採集與處理模組
10.4.3自動避障模組
10.4.4電源模組設計
10.5機器魚控制系統軟體設計
10.6遙控部分及控制界面設計
10.6.1遙控硬體電路及其實現
10.6.2串口通信儀
10.6.3控制界面及下位機程式
第11章仿生多足機器人設計
11.1典型昆蟲觀測實驗與分析
11.1.1實驗器材與實驗步驟
11.1.2弓背蟻平面行進時的上運動規律
11.1.3弓背蟻攀越障礙時的運動規律
11.2仿生六足機器人的機構設計
11.2.1仿生六足機器人機構模型
11.2.2仿生六足機器人本體設計
11.2.3仿生六足機器人腿部設計
11.3仿生六足機器人運動規劃
11.3.1仿生六足機器人步態規劃
11.3.2仿生六足機器人越障運動規劃
11.4控制系統設計
11.4.1仿生六足機器人控制系統構架
11.4.2仿生六足機器人控制系統的硬體實現
11.4.3基於CAN匯流排的實時通信方案
11.4.4關節伺服系統結構設計
11.4.5關節伺服系統硬體實現
11.4.6仿生六足機器人控制算法設計
11.5足端壓力感測器設計及其信息處理
11.5.1基於FSR的多足式機器人足端壓力感測器設計
11.5.2基於小波變換的信號濾波研究
11.6“落足反射”式仿生六足機器人足端軌跡規劃策略及其實現
11.6.1膝跳反射
11.6.2“落足反射”式足端軌跡規劃策略
11.6.3軌跡規劃策略在仿生六足機器人上的實現
第12章機器人DIY
12.1基於Webots仿真軟體的機器人設計
12.1.1Webots軟體介紹
12.1.2基於Webots仿真軟體的智慧型爬行機器人設計
12.1.3基於Webots仿真軟體的“先鋒”機器人設計
12.2“機器人科創”經驗大家談
12.2.1活學活用，樂在其中
12.2.2激情飛揚，一路成長
12.2.3從挑戰杯出發一一機器人科創拾遺
12.2.4改變與超越
附錄1仿螞蟻機器人主要部件工程圖
附錄2六足爬行機器人避障控制程式
附錄3Binary協定的ID#20信息塊
附錄4GPS定位數據採集與提取程式
附錄5pioneer2機器人的運動控制程式
參考文獻
