本書闡述了智能機(jī)器人的基本理論及實(shí)際應(yīng)用。全書共分9章，深入淺出地介紹了智能機(jī)器人的概念、架構(gòu)，以及當(dāng)今世界范圍內(nèi)典型的智能機(jī)器人；講述了機(jī)器人運(yùn)動過程的數(shù)學(xué)表示方法、機(jī)器人的傳感器種類、機(jī)器人的通信方式和操作系統(tǒng)；對移動機(jī)器人的定位與建圖技術(shù)進(jìn)行了比較詳細(xì)的討論；在機(jī)器人的路徑規(guī)劃方面，給出了幾種常見的分析方法，對目前應(yīng)用日益增多的機(jī)器人導(dǎo)航方法也作了較為詳盡的介紹；同時(shí)，全面闡述了機(jī)器人視覺技術(shù)與機(jī)器人語音技術(shù)的常用算法及實(shí)際應(yīng)用；最后兩章內(nèi)容包含智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)案例，以及基于應(yīng)用平臺的實(shí)踐開發(fā)。本書提供了豐富的教學(xué)資源，并配套編程實(shí)驗(yàn)，以提升學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。
全面反映新一代信息技術(shù)對機(jī)器人的變革作用，理論系統(tǒng)性強(qiáng)、理論聯(lián)系實(shí)際，通過本書整合各種智能機(jī)器人的最新應(yīng)用、科研進(jìn)展，通過思維導(dǎo)圖、二維碼等構(gòu)建開放性學(xué)習(xí)知識體系。
陳良，浙江大學(xué)和柏林工業(yè)大學(xué)博士，現(xiàn)為蘇州大學(xué)自動化系主任，蘇州大學(xué)智能裝備系統(tǒng)控制研究所所長、機(jī)電工程學(xué)院院長助理。蘇州工業(yè)園區(qū)科技領(lǐng)軍人才、江蘇省雙創(chuàng)博士、江蘇省智慧交通大數(shù)據(jù)服務(wù)工程技術(shù)研究中心主任、中文核心期刊《現(xiàn)代制造工程》編委。主要研究方向基于深度學(xué)習(xí)的人工智能與智能控制系統(tǒng)，智能制造過程建模、優(yōu)化與控制等。
目 錄
第 一章 緒論 1
1.1 智能的概念 1
1.1.1人工智能的誕生 1
1.1.2圖靈測試 2
1.2 機(jī)器人的概念 2
1.2.1 機(jī)器人的誕生 2
1.2.2 機(jī)器人的種類 4
1.3 智能機(jī)器人的概念 5
1.3.1 智能機(jī)器人的定義 5
1.3.2 機(jī)器人的智能水平評價(jià) 5
1.4 智能機(jī)器人的架構(gòu) 7
1.4.1智能機(jī)器人的經(jīng)典架構(gòu) 7
1.4.2 智能機(jī)器人的網(wǎng)聯(lián)云控架構(gòu) 8
1.5 典型的智能機(jī)器人 10
1.5.1波士頓動力機(jī)器人 10
1.5.2 Pepper 12
1.5.3 AlphaGo 13
1.5.4 小途機(jī)器人 13
1.5.5 好奇號火星車 14
1.5.6 自動駕駛與無人配送 15
1.6 本章小結(jié) 16
1.7 習(xí)題 16
第 2章 機(jī)器人基礎(chǔ) 18
2.1 機(jī)器人的運(yùn)動描述 18
2.1.1 坐標(biāo)系與位姿 18
2.1.2 二維位姿 19
2.1.3 三維位姿 21
2.1.4 平移與旋轉(zhuǎn) 24
2.2 機(jī)器人的感知系統(tǒng) 26
2.2.1 機(jī)器人傳感器的特性 26
2.2.2 內(nèi)部傳感器 28
2.2.3 外部傳感器 32
2.3 機(jī)器人的通信系統(tǒng) 34
2.3.1 有線通信 34
2.3.2 無線通信 36
2.4 機(jī)器人操作系統(tǒng) 38
2.4.1 ROS基礎(chǔ) 39
2.4.2 ROS應(yīng)用 42
2.5 本章小結(jié) 45
2.6 習(xí)題 45
第三章 機(jī)器人定位與導(dǎo)航 47
3.1 機(jī)器人定位技術(shù) 47
3.1.1 航跡推算 47
3.1.2 位姿估計(jì) 49
3.2 機(jī)器人學(xué)中的地圖 50
3.2.1 使用地圖 51
3.2.2 創(chuàng)建地圖 56
3.2.3 定位并建圖 60
3.2 機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù) 63
3.2.1 反應(yīng)式導(dǎo)航 64
3.2.2 基于地圖的導(dǎo)航 67
3.4 本章小結(jié) 71
3.5 習(xí)題 71
第四章 機(jī)器人路徑規(guī)劃 72
4.1路徑規(guī)劃概述 72
4.1.1路徑規(guī)劃定義 72
4.1.2路徑規(guī)劃分類 73
4.2人工勢場法路徑規(guī)劃 74
4.2.1勢場法概述 74
4.2.2勢場函數(shù)建立 74
4.3柵格法路徑規(guī)劃 76
4.3.1 狀態(tài)空間搜索 76
4.3.2 A*算法路徑規(guī)劃 78
4.3.3 D*算法路徑規(guī)劃 80
4.4 全覆蓋路徑規(guī)劃 82
4.4.1 全覆蓋路徑規(guī)劃問題 82
4.4.2單元分解法 83
4.4.3柵格地圖法 85
4.5 本章小結(jié) 88
4.6 習(xí)題 88
第五章 智能機(jī)器人SLAM 90
5.1 機(jī)器人SLAM 90
5.1.1 SLAM定義 91
5.1.2 SLAM數(shù)學(xué)描述 91
5.2 機(jī)器人激光雷達(dá)SLAM 93
5.2.1 激光雷達(dá) 93
5.2.2 基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的SLAM 93
5.2.3 基于粒子濾波的SLAM 97
5.2.4 基于圖優(yōu)化的SLAM 98
5.3 視覺SLAM基礎(chǔ) 101
5.3.1 vSLAM的概念 101
5.3.2 特征提取 102
5.3.3視覺里程計(jì) 106
5.3.4后端優(yōu)化與建圖 109
5.3.5回環(huán)檢測與詞袋模型 110
5.3 本章小結(jié) 114
5.4 習(xí)題 114
第六章 智能機(jī)器人視覺 115
6.1 機(jī)器人視覺系統(tǒng) 115
6.1.1 機(jī)器人視覺的含義 115
6.1.2 機(jī)器人視覺系統(tǒng)的組成 116
6.1.3 單目/雙目機(jī)器人視覺 117
6.1.4 RGB-D機(jī)器人視覺 117
6.2 視覺目標(biāo)檢測方法 118
6.2.1 R-CNN 118
6.2.2 Fast R-CNN 119
6.2.3 Faster R-CNN 121
6.2.4 YOLO 123
6.3 視覺SLAM方案 125
6.3.1 ORB-SLAM2 127
6.3.2 LSD-SLAM 129
6.3.3 RGB-D SLAM 131
6.4 深度學(xué)習(xí)在機(jī)器人視覺中的應(yīng)用 132
6.4.1 回環(huán)檢測 133
6.4.2 語義地圖 134
6.4.3 三維重建 135
6.4.4 人臉識別 135
6.5 本章小結(jié) 136
6.6 習(xí)題 136
第七章 智能機(jī)器人語音 138
7.1 自然語言處理NLP概述 138
7.1.1 NLP及其歷史 138
7.1.2 NLP新技術(shù)框架 139
7.2 自然語言處理的深度學(xué)習(xí)模型和方法 140
7.2.1 遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 140
7.2.2 LSTM 141
7.2.2 Word2Vec 142
7.2.3 ELMO 144
7.2.4 Transformer 146
7.2.5 BERT 149
7.3 機(jī)器人語音技術(shù)AIUI開放平臺 152
7.3.1 機(jī)器人語音技術(shù)概述 152
7.3.2 應(yīng)用領(lǐng)域 153
7.3.3 產(chǎn)品框架 153
7.4 機(jī)器人語音解決方案與應(yīng)用實(shí)踐 154
7.4.1 基于注意力機(jī)制的LSTM端到端語音識別 154
7.4.2 醫(yī)療智能問答機(jī)器人 163
7.5 本章小結(jié) 169
7.6 習(xí)題 169
第八章 智能機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì) 170
8.1 激光雷達(dá)導(dǎo)航智能車設(shè)計(jì)案例 170
8.1.1 案例介紹 170
8.1.2 方案設(shè)計(jì) 170
8.1.3 軟硬件設(shè)置 172
8.1.4 調(diào)試與建圖 178
8.2 視覺導(dǎo)航智能車設(shè)計(jì)案例 181
8.2.1本體設(shè)計(jì)與制作 181
8.2.3軟件體系架構(gòu)設(shè)計(jì) 183
8.2.4 自主避障方案 189
8.3 服務(wù)機(jī)器人設(shè)計(jì)案例 193
8.4 本章小結(jié) 200
8.5 習(xí)題 200
第九章：機(jī)器人智能應(yīng)用開發(fā)實(shí)踐 201
9.1 機(jī)器人智能應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ) 201
9.1.1 應(yīng)用開發(fā)平臺 201
9.1.2 應(yīng)用開發(fā)環(huán)境的搭建與配置 202
9.1.3 智能應(yīng)用的開發(fā)、編譯與調(diào)試 206
9.2 語音交互智能應(yīng)用開發(fā)實(shí)踐 212
9.2.1 語音合成能力集成 212
9.2.2 語音識別與語義理解能力集成 217
9.2.3 語義交互綜合應(yīng)用實(shí)踐 228
9.3 機(jī)器人導(dǎo)航智能應(yīng)用開發(fā)實(shí)踐 246
9.3.1 機(jī)器人地圖的構(gòu)建與導(dǎo)航點(diǎn)位 247
9.3.2 機(jī)器人底盤移動能力集成 251
9.3.3 智能導(dǎo)航應(yīng)用 253
9.4 圖像識別智能應(yīng)用開發(fā)實(shí)踐 254
9.4.1 人臉識別能力集成 256
9.4.2 “人證合一”應(yīng)用實(shí)現(xiàn) 259
9.5 智能應(yīng)用開發(fā)綜合實(shí)踐 261
9.5.1 綜合開發(fā)流程 261
9.5.2 綜合應(yīng)用需求 262
9.5.3 綜合應(yīng)用的設(shè)計(jì)與集成 262
9.5.4 綜合應(yīng)用的測試與發(fā)布 270
9.6 本章小結(jié) 272
9.7 習(xí)題 272
參考文獻(xiàn) 274
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