《特種機器人技術》是2019年化學工業出版社出版的圖書，作者是郭彤穎、張輝、朱林倉。
基本介紹
編輯推薦,內容簡介,作者簡介,目錄,
編輯推薦
1.“十三五”國家重點出版物出版規劃項目
2.中國工程院院士作序推薦
3.兼具先進性、原創性、創新性的專著。
2.中國工程院院士作序推薦
3.兼具先進性、原創性、創新性的專著。
內容簡介
本書系統地介紹了特種機器人的基礎知識、路徑規划算法, 以及廢墟搜救機器人和文本問答機器人的套用實例, 內容涉及近幾年機器人領域的研究熱點問題, 是作者多年來在該領域研究成果的積累和總結。主要內容有機器人的定義與分類, 特種機器人的發展現狀及核心技術、主要套用領域, 機器人的驅動系統、機構和感測技術, 移動機器人的定位算法和路徑規划算法, 廢墟搜救機器人的系統組成和自主運動控制研究, 文本問答機器人的體系結構、關鍵技術和典型套用等。本書可作為從事特種機器人研究和開發及套用的科學研究工作者和工程技術人員的參考書, 也可作為控制科學與工程、計算機科學與技術、機械電子工程等學科研究生或高年級本科生的教材。
作者簡介
郭彤穎，副教授，博士畢業於中國科學院瀋陽自動化研究所，具有多年在機器人控制及其相關領域的教學和科研經驗。主要研究領域涉及智慧型控制、工業機器人、移動機器人、災難救援機器人及其他特種機器人。先後主持和參加國家、省部級科研課題20餘項，獲省級教學成果獎1項，瀋陽市科技進步一等獎1項，遼寧省自然科學學術成果獎三等獎3項，瀋陽市自然科學學術成果獎二等獎1項，校級各類教學成果獎3項。在國內外重要的學術期刊與會議上發表論文30餘篇，其中SCI收錄1篇，EI收錄20餘篇，主編著作和教材5部，參編著作和教材6部。
目錄
第1章 緒論/ 1
1.1 機器人的定義與分類/ 2
1.1.1 機器人的定義/ 2
1.1.2 機器人的分類/ 3
1.2 機器人的發展歷程及趨勢/ 5
1.2.1 機器人的發展歷程/ 5
1.2.2 機器人的發展趨勢/ 7
1.3 特種機器人的發展現狀和核心技術/ 10
1.3.1 全球特種機器人發展現狀/ 10
1.3.2 我國特種機器人發展現狀/ 12
1.3.3 特種機器人核心技術/ 13
1.4 特種機器人的主要套用領域/ 14
第2章 特種機器人的驅動系統和機構/ 32
2.1 機器人的基本組成/ 33
2.2 常用驅動器/ 34
2.2.1 液壓驅動/ 35
2.2.2 氣壓驅動/ 37
2.2.3 電氣驅動/ 38
2.2.4 新型驅動/ 39
2.3 常見傳動機構/ 40
2.3.1 直線傳動機構/ 40
2.3.2 旋轉運動機構/ 43
2.3.3 減速傳動機構/ 46
2.4 機械臂/ 49
2.5 機械手/ 52
2.6 常見移動機構/ 54
2.6.1 車輪式移動機構/ 54
2.6.2 履帶式移動機構/ 59
2.6.3 腿足式移動機構/ 61
2.6.4 其他形式的移動機構/ 62
第3章 特種機器人的感測技術/ 63
3.1 概述/ 64
3.1.1 特種機器人對感測器的要求/ 64
3.1.2 常用感測器的特性/ 65
3.1.3 機器人感測器的分類/ 67
3.2 力覺感測器/ 69
3.3 觸覺感測器/ 71
3.4 視覺感測器/ 75
3.5 聽覺感測器/ 80
3.6 嗅覺感測器/ 84
3.7 接近度感測器/ 86
3.8 智慧型感測器/ 94
3.8.1 智慧型感測器概述/ 94
3.8.2 智慧型感測器的功能與特點/ 101
3.8.3 智慧型感測器在機器人中的套用/ 103
3.9 無線感測器網路技術/ 104
3.9.1 無線感測器網路的特點/ 105
3.9.2 無線感測器網路體系結構/ 107
3.9.3 無線感測器網路的關鍵技術/ 109
3.9.4 硬體與軟體平台/ 111
3.9.5 無線感測器網路與Internet 的互聯/ 112
第4章 基於視覺的移動機器人定位技術/ 114
4.1 移動機器人視覺系統/ 115
4.1.1 機器人視覺的基本概念/ 115
4.1.2 移動機器人視覺系統的主要套用領域/ 116
4.1.3 移動機器人單目視覺系統/ 117
4.1.4 移動機器人雙目視覺概述/ 121
4.2 攝像機標定方法/ 122
4.2.1 離線標定方法/ 123
4.2.2 改進的節點提取算法/ 128
4.2.3 實驗結果/ 132
4.3 路標的設計與識別/ 135
4.3.1 框線的設計與識別/ 135
4.3.2 圖案的設計與識別/ 139
4.4 基於路標的定位系統/ 142
4.4.1 單路標定位系統/ 142
4.4.2 多路標定位系統/ 143
4.4.3 誤差分析/ 144
4.4.4 實驗驗證/ 146
4.5 移動機器人定位分析/ 147
4.5.1 Monte Carlo定位算法/ 147
4.5.2 機器人的實驗環境/ 148
4.5.3 定位誤差實驗/ 150
第5章 基於算法融合的移動機器人路徑規劃/ 153
5.1 常用的路徑規劃方法/ 154
5.2 基於人工勢場和A*算法融合的機器人路徑規劃/ 157
5.2.1 人工勢場法/ 157
5.2.2 A*算法/ 158
5.2.3 人工勢場和A*算法融合/ 159
5.2.4 仿真研究/ 162
5.3 基於人工勢場和蟻群算法的機器人路徑規劃/ 165
5.3.1 蟻群算法/ 166
5.3.2 改進的人工勢場法/ 167
5.3.3 基於勢場力引導的蟻群算法/ 168
5.3.4 仿真研究/ 169
第6章 廢墟搜救機器人/ 171
6.1 廢墟搜救機器人概述/ 172
6.1.1 廢墟搜救機器人研究意義/ 172
6.1.2 廢墟搜救機器人研究趨勢/ 173
6.2 廢墟搜救機器人硬體系統/ 174
6.2.1 廢墟搜救機器人硬體構成/ 174
6.2.2 可變形搜救機器人硬體系統/ 174
6.2.3 可變形搜救機器人運動學模型/ 179
6.3 廢墟搜救機器人控制系統/ 181
6.3.1 廢墟搜救機器人控制系統的要求/ 181
6.3.2 層次化分散式模組化控制系統結構設計/ 182
6.4 廢墟搜救機器人控制站系統/ 183
6.4.1 廢墟搜救機器人控制站系統特點/ 183
6.4.2 廢墟搜救機器人控制站系統結構/ 185
6.4.3 廢墟搜救機器人控制站工作模式/ 190
6.5 顛簸環境下廢墟搜救機器人自主運動/ 193
6.5.1 顛簸環境對廢墟搜救機器人的運動影響/ 193
6.5.2 顛簸環境下廢墟搜救機器人運動學模型/ 194
6.5.3 顛簸環境下模糊控制器分析與設計/ 199
6.5.4 仿真研究/ 200
第7章 文本問答機器人/ 206
7.1 文本問答機器人概述/ 207
7.1.1 文本問答機器人的概念與特點/ 207
7.1.2 文本問答機器人的發展歷程/ 207
7.1.3 文本問答機器人的分類/ 208
7.1.4 文本問答機器人的評價指標/ 212
7.2 文本問答機器人體系結構/ 212
7.2.1 文本問答機器人基本原理/ 212
7.2.2 文本問答機器人體系結構/ 214
7.2.3 文本問答機器人問題分析/ 215
7.2.4 文本問答機器人信息檢索/ 216
7.2.5 文本問答機器人答案抽取/ 217
7.3 文本問答機器人關鍵技術/ 217
7.3.1 中文分詞技術/ 217
7.3.2 詞性標註技術/ 220
7.3.3 去停用詞技術/ 221
7.3.4 特徵提取技術/ 221
7.3.5 問題分類技術/ 222
7.3.6 答案提取技術/ 222
7.4 基於網際網路的文本問答機器人的典型套用/ 223
7.4.1 基於FAQ的受限域文本問答機器人系統結構/ 223
7.4.2 基於FAQ的受限域文本問答機器人系統功能/ 224
7.4.3 基於FAQ的受限域文本問答機器人系統特點/ 226
7.4.4 基於FAQ的受限域文本問答機器人套用領域/ 227
參考文獻/ 228
1.1 機器人的定義與分類/ 2
1.1.1 機器人的定義/ 2
1.1.2 機器人的分類/ 3
1.2 機器人的發展歷程及趨勢/ 5
1.2.1 機器人的發展歷程/ 5
1.2.2 機器人的發展趨勢/ 7
1.3 特種機器人的發展現狀和核心技術/ 10
1.3.1 全球特種機器人發展現狀/ 10
1.3.2 我國特種機器人發展現狀/ 12
1.3.3 特種機器人核心技術/ 13
1.4 特種機器人的主要套用領域/ 14
第2章 特種機器人的驅動系統和機構/ 32
2.1 機器人的基本組成/ 33
2.2 常用驅動器/ 34
2.2.1 液壓驅動/ 35
2.2.2 氣壓驅動/ 37
2.2.3 電氣驅動/ 38
2.2.4 新型驅動/ 39
2.3 常見傳動機構/ 40
2.3.1 直線傳動機構/ 40
2.3.2 旋轉運動機構/ 43
2.3.3 減速傳動機構/ 46
2.4 機械臂/ 49
2.5 機械手/ 52
2.6 常見移動機構/ 54
2.6.1 車輪式移動機構/ 54
2.6.2 履帶式移動機構/ 59
2.6.3 腿足式移動機構/ 61
2.6.4 其他形式的移動機構/ 62
第3章 特種機器人的感測技術/ 63
3.1 概述/ 64
3.1.1 特種機器人對感測器的要求/ 64
3.1.2 常用感測器的特性/ 65
3.1.3 機器人感測器的分類/ 67
3.2 力覺感測器/ 69
3.3 觸覺感測器/ 71
3.4 視覺感測器/ 75
3.5 聽覺感測器/ 80
3.6 嗅覺感測器/ 84
3.7 接近度感測器/ 86
3.8 智慧型感測器/ 94
3.8.1 智慧型感測器概述/ 94
3.8.2 智慧型感測器的功能與特點/ 101
3.8.3 智慧型感測器在機器人中的套用/ 103
3.9 無線感測器網路技術/ 104
3.9.1 無線感測器網路的特點/ 105
3.9.2 無線感測器網路體系結構/ 107
3.9.3 無線感測器網路的關鍵技術/ 109
3.9.4 硬體與軟體平台/ 111
3.9.5 無線感測器網路與Internet 的互聯/ 112
第4章 基於視覺的移動機器人定位技術/ 114
4.1 移動機器人視覺系統/ 115
4.1.1 機器人視覺的基本概念/ 115
4.1.2 移動機器人視覺系統的主要套用領域/ 116
4.1.3 移動機器人單目視覺系統/ 117
4.1.4 移動機器人雙目視覺概述/ 121
4.2 攝像機標定方法/ 122
4.2.1 離線標定方法/ 123
4.2.2 改進的節點提取算法/ 128
4.2.3 實驗結果/ 132
4.3 路標的設計與識別/ 135
4.3.1 框線的設計與識別/ 135
4.3.2 圖案的設計與識別/ 139
4.4 基於路標的定位系統/ 142
4.4.1 單路標定位系統/ 142
4.4.2 多路標定位系統/ 143
4.4.3 誤差分析/ 144
4.4.4 實驗驗證/ 146
4.5 移動機器人定位分析/ 147
4.5.1 Monte Carlo定位算法/ 147
4.5.2 機器人的實驗環境/ 148
4.5.3 定位誤差實驗/ 150
第5章 基於算法融合的移動機器人路徑規劃/ 153
5.1 常用的路徑規劃方法/ 154
5.2 基於人工勢場和A*算法融合的機器人路徑規劃/ 157
5.2.1 人工勢場法/ 157
5.2.2 A*算法/ 158
5.2.3 人工勢場和A*算法融合/ 159
5.2.4 仿真研究/ 162
5.3 基於人工勢場和蟻群算法的機器人路徑規劃/ 165
5.3.1 蟻群算法/ 166
5.3.2 改進的人工勢場法/ 167
5.3.3 基於勢場力引導的蟻群算法/ 168
5.3.4 仿真研究/ 169
第6章 廢墟搜救機器人/ 171
6.1 廢墟搜救機器人概述/ 172
6.1.1 廢墟搜救機器人研究意義/ 172
6.1.2 廢墟搜救機器人研究趨勢/ 173
6.2 廢墟搜救機器人硬體系統/ 174
6.2.1 廢墟搜救機器人硬體構成/ 174
6.2.2 可變形搜救機器人硬體系統/ 174
6.2.3 可變形搜救機器人運動學模型/ 179
6.3 廢墟搜救機器人控制系統/ 181
6.3.1 廢墟搜救機器人控制系統的要求/ 181
6.3.2 層次化分散式模組化控制系統結構設計/ 182
6.4 廢墟搜救機器人控制站系統/ 183
6.4.1 廢墟搜救機器人控制站系統特點/ 183
6.4.2 廢墟搜救機器人控制站系統結構/ 185
6.4.3 廢墟搜救機器人控制站工作模式/ 190
6.5 顛簸環境下廢墟搜救機器人自主運動/ 193
6.5.1 顛簸環境對廢墟搜救機器人的運動影響/ 193
6.5.2 顛簸環境下廢墟搜救機器人運動學模型/ 194
6.5.3 顛簸環境下模糊控制器分析與設計/ 199
6.5.4 仿真研究/ 200
第7章 文本問答機器人/ 206
7.1 文本問答機器人概述/ 207
7.1.1 文本問答機器人的概念與特點/ 207
7.1.2 文本問答機器人的發展歷程/ 207
7.1.3 文本問答機器人的分類/ 208
7.1.4 文本問答機器人的評價指標/ 212
7.2 文本問答機器人體系結構/ 212
7.2.1 文本問答機器人基本原理/ 212
7.2.2 文本問答機器人體系結構/ 214
7.2.3 文本問答機器人問題分析/ 215
7.2.4 文本問答機器人信息檢索/ 216
7.2.5 文本問答機器人答案抽取/ 217
7.3 文本問答機器人關鍵技術/ 217
7.3.1 中文分詞技術/ 217
7.3.2 詞性標註技術/ 220
7.3.3 去停用詞技術/ 221
7.3.4 特徵提取技術/ 221
7.3.5 問題分類技術/ 222
7.3.6 答案提取技術/ 222
7.4 基於網際網路的文本問答機器人的典型套用/ 223
7.4.1 基於FAQ的受限域文本問答機器人系統結構/ 223
7.4.2 基於FAQ的受限域文本問答機器人系統功能/ 224
7.4.3 基於FAQ的受限域文本問答機器人系統特點/ 226
7.4.4 基於FAQ的受限域文本問答機器人套用領域/ 227
參考文獻/ 228
