本書系統(tǒng)地介紹了特種機器人的基礎知識、路徑規(guī)劃算法, 以及廢墟搜救機器人和文本問答機器人的應用實例, 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(fā)展現狀及核心技術、主要應用領域, 機器人的驅動系統(tǒng)、機構和傳感技術, 移動機器人的定位算法和路徑規(guī)劃算法, 廢墟搜救機器人的系統(tǒng)組成和自主運動控制研究, 文本問答機器人的體系結構、關鍵技術和典型應用等。
本書可作為從事特種機器人研究和開發(fā)及應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。
郭彤穎，副教授，博士畢業(yè)于中國科學院沈陽自動化研究所，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能控制、工業(yè)機器人、移動機器人、災難救援機器人及其他特種機器人。先后主持和參加國家、省部級科研課題20余項，獲省級教學成果獎1項，沈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，沈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(fā)表論文30余篇，其中SCI收錄1篇，EI收錄20余篇，主編著作和教材5部，參編著作和教材6部。
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(fā)展歷程及趨勢/ 5
1.2.1 機器人的發(fā)展歷程/ 5
1.2.2 機器人的發(fā)展趨勢/ 7
1.3 特種機器人的發(fā)展現狀和核心技術/ 10
1.3.1 全球特種機器人發(fā)展現狀/ 10
1.3.2 我國特種機器人發(fā)展現狀/ 12
1.3.3 特種機器人核心技術/ 13
1.4 特種機器人的主要應用領域/ 14
第2章 特種機器人的驅動系統(tǒng)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 特種機器人的傳感技術/ 63
3.1 概述/ 64
3.1.1 特種機器人對傳感器的要求/ 64
3.1.2 常用傳感器的特性/ 65
3.1.3 機器人傳感器的分類/ 67
3.2 力覺傳感器/ 69
3.3 觸覺傳感器/ 71
3.4 視覺傳感器/ 75
3.5 聽覺傳感器/ 80
3.6 嗅覺傳感器/ 84
3.7 接近度傳感器/ 86
3.8 智能傳感器/ 94
3.8.1 智能傳感器概述/ 94
3.8.2 智能傳感器的功能與特點/ 101
3.8.3 智能傳感器在機器人中的應用/ 103
3.9 無線傳感器網絡技術/ 104
3.9.1 無線傳感器網絡的特點/ 105
3.9.2 無線傳感器網絡體系結構/ 107
3.9.3 無線傳感器網絡的關鍵技術/ 109
3.9.4 硬件與軟件平臺/ 111
3.9.5 無線傳感器網絡與Internet 的互聯(lián)/ 112
第4章 基于視覺的移動機器人定位技術/ 114
4.1 移動機器人視覺系統(tǒng)/ 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(tǒng)的主要應用領域/ 116
4.1.3 移動機器人單目視覺系統(tǒng)/ 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(jié)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 邊框的設計與識別/ 135
4.3.2 圖案的設計與識別/ 139
4.4 基于路標的定位系統(tǒng)/ 142
4.4.1 單路標定位系統(tǒng)/ 142
4.4.2 多路標定位系統(tǒng)/ 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(huán)境/ 148
4.5.3 定位誤差實驗/ 150
第5章 基于算法融合的移動機器人路徑規(guī)劃/ 153
5.1 常用的路徑規(guī)劃方法/ 154
5.2 基于人工勢場和A*算法融合的機器人路徑規(guī)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 基于人工勢場和蟻群算法的機器人路徑規(guī)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 基于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 廢墟搜救機器人硬件系統(tǒng)/ 174
6.2.1 廢墟搜救機器人硬件構成/ 174
6.2.2 可變形搜救機器人硬件系統(tǒng)/ 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(tǒng)/ 181
6.3.1 廢墟搜救機器人控制系統(tǒng)的要求/ 181
6.3.2 層次化分布式模塊化控制系統(tǒng)結構設計/ 182
6.4 廢墟搜救機器人控制站系統(tǒng)/ 183
6.4.1 廢墟搜救機器人控制站系統(tǒng)特點/ 183
6.4.2 廢墟搜救機器人控制站系統(tǒng)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(huán)境下廢墟搜救機器人自主運動/ 193
6.5.1 顛簸環(huán)境對廢墟搜救機器人的運動影響/ 193
6.5.2 顛簸環(huán)境下廢墟搜救機器人運動學模型/ 194
6.5.3 顛簸環(huán)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(fā)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 詞性標注技術/ 220
7.3.3 去停用詞技術/ 221
7.3.4 特征提取技術/ 221
7.3.5 問題分類技術/ 222
7.3.6 答案提取技術/ 222
7.4 基于互聯(lián)網的文本問答機器人的典型應用/ 223
7.4.1 基于FAQ的受限域文本問答機器人系統(tǒng)結構/ 223
7.4.2 基于FAQ的受限域文本問答機器人系統(tǒng)功能/ 224
7.4.3 基于FAQ的受限域文本問答機器人系統(tǒng)特點/ 226
7.4.4 基于FAQ的受限域文本問答機器人應用領域/ 227
參考文獻/ 228
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