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智能機(jī)器人原理與應(yīng)用 版權(quán)信息
- ISBN：9787302663188
- 條形碼：9787302663188 ; 978-7-302-66318-8
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類：>
智能機(jī)器人原理與應(yīng)用 本書特色
本書從創(chuàng)新和應(yīng)用的角度介紹空間服務(wù)機(jī)器人，并詳細(xì)介紹智能機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)、感知、通信、視覺、語(yǔ)音合成、自主導(dǎo)航和路徑規(guī)劃、多機(jī)器人系統(tǒng)、前沿AI技術(shù)等，并詳細(xì)介紹家庭服務(wù)機(jī)器人的科研成果。
智能機(jī)器人原理與應(yīng)用 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書主要介紹智能機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)、感知與通信系統(tǒng)，視覺、語(yǔ)音合成與識(shí)別，自主導(dǎo)航與路徑規(guī)劃，ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)，多機(jī)器人系統(tǒng)，前沿AI技術(shù)，家庭智能空間服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)、環(huán)境功能區(qū)認(rèn)知、日常工具功用性認(rèn)知，雜亂場(chǎng)景下服務(wù)機(jī)器人推抓技能學(xué)習(xí)和室內(nèi)環(huán)境自適應(yīng)智能商用服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)等內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，本書融入本學(xué)科的**成果和發(fā)展，特別將基于物聯(lián)網(wǎng)家庭服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)的科研成果轉(zhuǎn)化為課程案例，讀者可以更深入系統(tǒng)地掌握智能機(jī)器人的基本原理，提高實(shí)際應(yīng)用技能。 本書從創(chuàng)新能力較強(qiáng)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)角度出發(fā)，重視理論與實(shí)踐的結(jié)合。全書力求深入淺出，并將系統(tǒng)性、全面性和前沿性知識(shí)結(jié)合起來，可作為高等院校人工智能專業(yè)、智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、機(jī)器人工程、智能感知工程、自動(dòng)化、電子信息與機(jī)械電子工程等專業(yè)本科生和碩士生的教材或參考書，也可作為工科學(xué)生機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)、相關(guān)學(xué)科競(jìng)賽的培訓(xùn)教材，還可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。
智能機(jī)器人原理與應(yīng)用 目錄
第1章概論1
1.1機(jī)器人的定義1
1.1.1機(jī)器人三定律1
1.1.2機(jī)器人的各種定義1
1.2機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展2
1.3智能機(jī)器人的體系架構(gòu)3
1.3.1程控架構(gòu)4
1.3.2分層遞階架構(gòu)4
1.3.3包容式架構(gòu)4
1.3.4混合式架構(gòu)5
1.3.5分布式架構(gòu)6
1.3.6進(jìn)化控制架構(gòu)6
1.3.7社會(huì)機(jī)器人架構(gòu)6 第2章智能機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)8
2.1機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)8
2.1.1輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)9
2.1.2履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)14
2.1.3腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu)16
2.2機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制24
2.2.1運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)24
2.2.2速度控制25
2.2.3位置控制25
2.2.4航向角控制26
2.3機(jī)器人的控制策略26
2.3.1PID控制26
2.3.2自適應(yīng)控制27
2.3.3變結(jié)構(gòu)控制27
2.3.4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制28
2.3.5模糊控制30
2.4機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)技術(shù)31
2.4.1直流伺服電動(dòng)機(jī)31
2.4.2交流伺服電動(dòng)機(jī)33
2.4.3無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)33
2.4.4直線電動(dòng)機(jī)34
2.4.5空心杯直流電動(dòng)機(jī)34
2.4.6步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)35
2.4.7舵機(jī)35
2.5機(jī)器人的電源技術(shù)36
2.5.1機(jī)器人的常見電源類型36
2.5.2常見電池特性比較38 第3章智能機(jī)器人的感知系統(tǒng)40
3.1感知系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)40
3.1.1感知系統(tǒng)的組成40
3.1.2感知系統(tǒng)的分布42
3.2距離/位置測(cè)量43
3.2.1聲吶測(cè)距44
3.2.2紅外測(cè)距45
3.2.3激光掃描測(cè)距46
3.2.4旋轉(zhuǎn)編碼器48
3.2.5旋轉(zhuǎn)電位計(jì)50
3.3觸覺測(cè)量50
3.4壓覺測(cè)量51
3.5姿態(tài)測(cè)量53
3.5.1磁羅盤53
3.5.2角速度陀螺儀55
3.5.3加速度計(jì)58
3.5.4姿態(tài)/航向測(cè)量單元60
3.6視覺測(cè)量60
3.6.1被動(dòng)視覺測(cè)量60
3.6.2主動(dòng)視覺測(cè)量61
3.6.3視覺傳感器62
3.7其他傳感器63
3.7.1溫度傳感器63
3.7.2聽覺傳感器63
3.7.3顏色傳感器63
3.7.4氣體傳感器64
3.7.5味覺傳感器64
3.7.6全球定位系統(tǒng)64
3.8智能機(jī)器人多傳感器融合66
3.8.1多傳感器信息融合過程66
3.8.2多傳感器融合在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用68 第4章智能機(jī)器人的通信系統(tǒng)71
4.1現(xiàn)代通信技術(shù)71
4.1.1基本概念71
4.1.2相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介74
4.2機(jī)器人通信系統(tǒng)76
4.2.1智能機(jī)器人通信系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)76
4.2.2智能機(jī)器人通信的特點(diǎn)76
4.2.3智能機(jī)器人通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)77
4.3多機(jī)器人通信77
4.3.1多機(jī)器人通信模式77
4.3.2多機(jī)器人通信模型79
4.4智能機(jī)器人的通信系統(tǒng)實(shí)例79
4.4.1基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人通信79
4.4.2集控式機(jī)器人足球通信系統(tǒng)80
4.4.3基于Ad Hoc的無(wú)人機(jī)集群81
4.4.4基于LoRa的物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器人系統(tǒng)82
4.4.5基于5G的“云—邊—端”一體化交通指揮系統(tǒng)83 第5章智能機(jī)器人的視覺85
5.1機(jī)器視覺基礎(chǔ)理論85
5.1.1理論體系85
5.1.2關(guān)鍵問題86
5.2成像幾何基礎(chǔ)87
5.2.1基本術(shù)語(yǔ)87
5.2.2透視投影88
5.2.3平行投影90
5.2.4視覺系統(tǒng)坐標(biāo)變換90
5.2.5射影變換92
5.3圖像的獲取和處理93
5.3.1成像模型93
5.3.2圖像處理97
5.4智能機(jī)器人的視覺傳感器99
5.4.1照明系統(tǒng)100
5.4.2光學(xué)鏡頭100
5.4.3攝像機(jī)101
5.4.4圖像處理器102
5.5智能機(jī)器人視覺系統(tǒng)103
5.5.1智能機(jī)器人視覺系統(tǒng)構(gòu)成103
5.5.2單目視覺104
5.5.3立體視覺105
5.5.4智能機(jī)器人視覺系統(tǒng)實(shí)例108
5.6視覺跟蹤109
5.6.1視覺跟蹤系統(tǒng)110
5.6.2基于對(duì)比度分析的目標(biāo)追蹤111
5.6.3光流法112
5.6.4基于匹配的目標(biāo)跟蹤113
5.6.5Mean Shift目標(biāo)跟蹤114
5.7主動(dòng)視覺117
5.7.1主動(dòng)視覺與被動(dòng)視覺117
5.7.2主動(dòng)視覺的控制機(jī)構(gòu)117
5.7.3主動(dòng)視覺與傳感器融合118
5.7.4主動(dòng)視覺的實(shí)時(shí)性118
5.8視覺伺服118
5.8.1視覺伺服系統(tǒng)的分類119
5.8.2視覺伺服的技術(shù)問題121
5.9深度學(xué)習(xí)在機(jī)器視覺領(lǐng)域的應(yīng)用121
5.9.1圖像分類121
5.9.2目標(biāo)檢測(cè)122
5.9.3圖像分割123 第6章智能機(jī)器人的語(yǔ)音合成與識(shí)別124
6.1語(yǔ)音合成的基礎(chǔ)理論124
6.1.1語(yǔ)音合成分類125
6.1.2常用語(yǔ)音合成技術(shù)125
6.2語(yǔ)音識(shí)別的基礎(chǔ)理論129
6.2.1語(yǔ)音識(shí)別的基本原理129
6.2.2語(yǔ)音識(shí)別的預(yù)處理130
6.2.3語(yǔ)音識(shí)別的特征參數(shù)提取131
6.2.4模型訓(xùn)練和模式匹配134
6.2.5視聽語(yǔ)音分離模型136
6.3智能機(jī)器人的語(yǔ)音定向與導(dǎo)航137
6.3.1基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位系統(tǒng)138
6.3.2基于人耳聽覺機(jī)理的聲源定位系統(tǒng)138
6.4智能機(jī)器人的語(yǔ)音系統(tǒng)實(shí)例139
6.4.1Inter Phonic 6.5語(yǔ)音合成系統(tǒng)139
6.4.2Translatotron 2140
6.4.3百度深度語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)141
6.5自然語(yǔ)言處理142
6.5.1定義142
6.5.2發(fā)展歷程143
6.5.3NLP的分類144
6.5.4基本技術(shù)145
6.5.5常用算法舉例146
6.5.6終極目標(biāo)146
6.5.7研究難點(diǎn)146
6.5.8社會(huì)影響147
6.6人機(jī)對(duì)話148
6.6.1概述148
6.6.2人機(jī)對(duì)話研究領(lǐng)域149
6.6.3人機(jī)對(duì)話技術(shù)149
6.6.4人機(jī)對(duì)話的發(fā)展階段151
6.6.5人機(jī)對(duì)話展望151 第7章智能機(jī)器人自主導(dǎo)航與路徑規(guī)劃153
7.1導(dǎo)航153
7.1.1導(dǎo)航系統(tǒng)分類153
7.1.2導(dǎo)航系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)154
7.1.3視覺導(dǎo)航155
7.2環(huán)境地圖的表示157
7.2.1拓?fù)鋱D157
7.2.2特征圖157
7.2.3網(wǎng)格圖158
7.2.4直接表征法158
7.3定位158
7.3.1相對(duì)定位158
7.3.2絕對(duì)定位160
7.3.3基于概率的絕對(duì)定位161
7.4路徑規(guī)劃164
7.4.1路徑規(guī)劃分類164
7.4.2路徑規(guī)劃方法165
7.5人工勢(shì)場(chǎng)法169
7.5.1人工勢(shì)場(chǎng)法的基本思想169
7.5.2勢(shì)場(chǎng)函數(shù)的構(gòu)建169
7.5.3人工勢(shì)場(chǎng)法的特點(diǎn)171
7.5.4人工勢(shì)場(chǎng)法的改進(jìn)171
7.5.5仿真分析172
7.6柵格法173
7.6.1用柵格表示環(huán)境174
7.6.2基于柵格地圖的路徑搜索174
7.6.3柵格法的特點(diǎn)175
7.7智能機(jī)器人的同步定位與地圖構(gòu)建175
7.7.1SLAM的基本問題175
7.7.2智能機(jī)器人SLAM系統(tǒng)模型176
7.7.3智能機(jī)器人SLAM解決方法177
7.7.4SLAM的難點(diǎn)和技術(shù)關(guān)鍵179
7.7.5SLAM的未來展望180 第8章ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)181
8.1ROS框架181
8.1.1ROS簡(jiǎn)介181
8.1.2ROS整體架構(gòu)分析183
8.1.3ROS名稱系統(tǒng)190
8.2ROS通信機(jī)制190
8.2.1ROS通信機(jī)制概述190
8.2.2主題異步數(shù)據(jù)流通信原理簡(jiǎn)介191
8.2.3同步遠(yuǎn)程過程調(diào)用服務(wù)通信192
8.2.4參數(shù)服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸簡(jiǎn)介193
8.3ROS開發(fā)實(shí)例——基于ROS的室內(nèi)智能機(jī)器人導(dǎo)航與控制194
8.3.1搭建ROS開發(fā)環(huán)境194
8.3.2室內(nèi)智能服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)195
8.3.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)196
8.3.4送餐服務(wù)測(cè)試200 第9章多機(jī)器人系統(tǒng)202
9.1智能體與多智能體系統(tǒng)202
9.1.1Agent的體系結(jié)構(gòu)202
9.1.2MAS的相關(guān)概念203
9.1.3MAS的體系結(jié)構(gòu)204
9.2多機(jī)器人系統(tǒng)綜述205
9.2.1多機(jī)器人系統(tǒng)簡(jiǎn)介205
9.2.2多機(jī)器人系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容207
9.2.3多機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)210
9.3多機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)例： 多機(jī)器人編隊(duì)導(dǎo)航211
9.3.1多機(jī)器人編隊(duì)導(dǎo)航簡(jiǎn)介211
9.3.2多機(jī)器人編隊(duì)導(dǎo)航模型212
9.3.3多機(jī)器人編隊(duì)導(dǎo)航的應(yīng)用213
9.3.4多機(jī)器人編隊(duì)導(dǎo)航的發(fā)展趨勢(shì)215 第10章智能機(jī)器人的前沿AI技術(shù)217
10.1新一代人工智能技術(shù)217
10.2機(jī)器人智能化218
10.2.1機(jī)器人是人工智能的實(shí)體化218
10.2.2機(jī)器人智能化三要素218
10.3機(jī)器學(xué)習(xí)219
10.3.1深度學(xué)習(xí)219
10.3.2生成式對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)GAN223
10.3.3強(qiáng)化學(xué)習(xí)223
10.3.4遷移學(xué)習(xí)225
10.4智能交互技術(shù)226
10.4.1語(yǔ)音交互226
10.4.2姿勢(shì)交互227
10.4.3觸摸交互227
10.4.4視線跟蹤與輸入228
10.4.5腦機(jī)交互229
10.4.6肌電交互230
10.4.7表情交互230
10.4.8虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)231
10.4.9多通道交互232 第11章家庭智能空間服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)234
11.1家庭智能空間服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)介紹234
11.1.1家庭服務(wù)機(jī)器人234
11.1.2智能空間235
11.1.3家庭智能空間服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)建背景235
11.2機(jī)器人同步定位、傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)定與環(huán)境建圖236
11.2.1問題簡(jiǎn)化237
11.2.2模型求解237
11.2.3算法描述237
11.2.4實(shí)驗(yàn)測(cè)試238 第12章家庭智能空間服務(wù)機(jī)器人環(huán)境功能區(qū)認(rèn)知242
12.1功能區(qū)認(rèn)知的系統(tǒng)框架242
12.2功能區(qū)圖像模型構(gòu)建243
12.2.1提取圖像特征描述符243
12.2.2分類器的選擇243
12.2.3室內(nèi)功能區(qū)建模算法描述244
12.3在線檢測(cè)算法244
12.4實(shí)驗(yàn)244
12.4.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集244
12.4.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析245 第13章家庭智能空間服務(wù)機(jī)器人日常工具功用性認(rèn)知247
13.1家庭日常工具的功用性部件檢測(cè)的系統(tǒng)框架247
13.2功用性部件檢測(cè)模型離線訓(xùn)練248
13.2.1功用性部件邊緣檢測(cè)器構(gòu)建248
13.2.2功用性部件內(nèi)部檢測(cè)器構(gòu)建250
13.2.3coarsetofine閾值選取250
13.3工具功用性部件在線檢測(cè)251
13.4工具功用性部件實(shí)驗(yàn)252
13.4.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集252
13.4.2評(píng)價(jià)方法252
13.4.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析253 第14章雜亂場(chǎng)景下智能空間服務(wù)機(jī)器人推抓技能學(xué)習(xí)255
14.1系統(tǒng)框架255
14.2推動(dòng)與抓取任務(wù)描述與建模256
14.2.1GARLDQN泛化模型建模257
14.2.2GARLDQN抓取網(wǎng)絡(luò)建模258
14.2.3GARLDQN推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建模259
14.2.4GARLDQN生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)建模260
14.3實(shí)驗(yàn)262
14.3.1實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建262
14.3.2訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)263
14.3.3測(cè)試實(shí)驗(yàn)264
14.3.4日常工具場(chǎng)景下的模型泛化能力驗(yàn)證266第15章室內(nèi)環(huán)境自適應(yīng)智能商用服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)267
15.1服務(wù)機(jī)器人研究概況267
15.1.1服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)267
15.1.2服務(wù)機(jī)器人的運(yùn)行流程268
15.1.3服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成269
15.1.4服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展271
15.2室內(nèi)環(huán)境自適應(yīng)智能服務(wù)機(jī)器人的技術(shù)需求272
15.3云跡室內(nèi)環(huán)境自適應(yīng)智能服務(wù)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)273
15.3.1高精度定位導(dǎo)航274
15.3.2機(jī)器視覺與動(dòng)態(tài)避障277
15.3.3伺服驅(qū)動(dòng)控制278
15.3.4模塊化與輕量化279
15.3.5智能物聯(lián)與協(xié)同調(diào)度280
15.3.6人機(jī)交互281
15.4云跡室內(nèi)環(huán)境自適應(yīng)智能服務(wù)機(jī)器人案例與智慧化服務(wù)系統(tǒng)283
15.4.1智能服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用案例283
15.4.2智慧化服務(wù)系統(tǒng)285
15.4.3智慧化服務(wù)系統(tǒng)場(chǎng)景應(yīng)用286 參考文獻(xiàn)288
1.1機(jī)器人的定義1
1.1.1機(jī)器人三定律1
1.1.2機(jī)器人的各種定義1
1.2機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展2
1.3智能機(jī)器人的體系架構(gòu)3
1.3.1程控架構(gòu)4
1.3.2分層遞階架構(gòu)4
1.3.3包容式架構(gòu)4
1.3.4混合式架構(gòu)5
1.3.5分布式架構(gòu)6
1.3.6進(jìn)化控制架構(gòu)6
1.3.7社會(huì)機(jī)器人架構(gòu)6 第2章智能機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)8
2.1機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)8
2.1.1輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)9
2.1.2履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)14
2.1.3腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu)16
2.2機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制24
2.2.1運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)24
2.2.2速度控制25
2.2.3位置控制25
2.2.4航向角控制26
2.3機(jī)器人的控制策略26
2.3.1PID控制26
2.3.2自適應(yīng)控制27
2.3.3變結(jié)構(gòu)控制27
2.3.4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制28
2.3.5模糊控制30
2.4機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)技術(shù)31
2.4.1直流伺服電動(dòng)機(jī)31
2.4.2交流伺服電動(dòng)機(jī)33
2.4.3無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)33
2.4.4直線電動(dòng)機(jī)34
2.4.5空心杯直流電動(dòng)機(jī)34
2.4.6步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)35
2.4.7舵機(jī)35
2.5機(jī)器人的電源技術(shù)36
2.5.1機(jī)器人的常見電源類型36
2.5.2常見電池特性比較38 第3章智能機(jī)器人的感知系統(tǒng)40
3.1感知系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)40
3.1.1感知系統(tǒng)的組成40
3.1.2感知系統(tǒng)的分布42
3.2距離/位置測(cè)量43
3.2.1聲吶測(cè)距44
3.2.2紅外測(cè)距45
3.2.3激光掃描測(cè)距46
3.2.4旋轉(zhuǎn)編碼器48
3.2.5旋轉(zhuǎn)電位計(jì)50
3.3觸覺測(cè)量50
3.4壓覺測(cè)量51
3.5姿態(tài)測(cè)量53
3.5.1磁羅盤53
3.5.2角速度陀螺儀55
3.5.3加速度計(jì)58
3.5.4姿態(tài)/航向測(cè)量單元60
3.6視覺測(cè)量60
3.6.1被動(dòng)視覺測(cè)量60
3.6.2主動(dòng)視覺測(cè)量61
3.6.3視覺傳感器62
3.7其他傳感器63
3.7.1溫度傳感器63
3.7.2聽覺傳感器63
3.7.3顏色傳感器63
3.7.4氣體傳感器64
3.7.5味覺傳感器64
3.7.6全球定位系統(tǒng)64
3.8智能機(jī)器人多傳感器融合66
3.8.1多傳感器信息融合過程66
3.8.2多傳感器融合在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用68 第4章智能機(jī)器人的通信系統(tǒng)71
4.1現(xiàn)代通信技術(shù)71
4.1.1基本概念71
4.1.2相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介74
4.2機(jī)器人通信系統(tǒng)76
4.2.1智能機(jī)器人通信系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)76
4.2.2智能機(jī)器人通信的特點(diǎn)76
4.2.3智能機(jī)器人通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)77
4.3多機(jī)器人通信77
4.3.1多機(jī)器人通信模式77
4.3.2多機(jī)器人通信模型79
4.4智能機(jī)器人的通信系統(tǒng)實(shí)例79
4.4.1基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人通信79
4.4.2集控式機(jī)器人足球通信系統(tǒng)80
4.4.3基于Ad Hoc的無(wú)人機(jī)集群81
4.4.4基于LoRa的物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器人系統(tǒng)82
4.4.5基于5G的“云—邊—端”一體化交通指揮系統(tǒng)83 第5章智能機(jī)器人的視覺85
5.1機(jī)器視覺基礎(chǔ)理論85
5.1.1理論體系85
5.1.2關(guān)鍵問題86
5.2成像幾何基礎(chǔ)87
5.2.1基本術(shù)語(yǔ)87
5.2.2透視投影88
5.2.3平行投影90
5.2.4視覺系統(tǒng)坐標(biāo)變換90
5.2.5射影變換92
5.3圖像的獲取和處理93
5.3.1成像模型93
5.3.2圖像處理97
5.4智能機(jī)器人的視覺傳感器99
5.4.1照明系統(tǒng)100
5.4.2光學(xué)鏡頭100
5.4.3攝像機(jī)101
5.4.4圖像處理器102
5.5智能機(jī)器人視覺系統(tǒng)103
5.5.1智能機(jī)器人視覺系統(tǒng)構(gòu)成103
5.5.2單目視覺104
5.5.3立體視覺105
5.5.4智能機(jī)器人視覺系統(tǒng)實(shí)例108
5.6視覺跟蹤109
5.6.1視覺跟蹤系統(tǒng)110
5.6.2基于對(duì)比度分析的目標(biāo)追蹤111
5.6.3光流法112
5.6.4基于匹配的目標(biāo)跟蹤113
5.6.5Mean Shift目標(biāo)跟蹤114
5.7主動(dòng)視覺117
5.7.1主動(dòng)視覺與被動(dòng)視覺117
5.7.2主動(dòng)視覺的控制機(jī)構(gòu)117
5.7.3主動(dòng)視覺與傳感器融合118
5.7.4主動(dòng)視覺的實(shí)時(shí)性118
5.8視覺伺服118
5.8.1視覺伺服系統(tǒng)的分類119
5.8.2視覺伺服的技術(shù)問題121
5.9深度學(xué)習(xí)在機(jī)器視覺領(lǐng)域的應(yīng)用121
5.9.1圖像分類121
5.9.2目標(biāo)檢測(cè)122
5.9.3圖像分割123 第6章智能機(jī)器人的語(yǔ)音合成與識(shí)別124
6.1語(yǔ)音合成的基礎(chǔ)理論124
6.1.1語(yǔ)音合成分類125
6.1.2常用語(yǔ)音合成技術(shù)125
6.2語(yǔ)音識(shí)別的基礎(chǔ)理論129
6.2.1語(yǔ)音識(shí)別的基本原理129
6.2.2語(yǔ)音識(shí)別的預(yù)處理130
6.2.3語(yǔ)音識(shí)別的特征參數(shù)提取131
6.2.4模型訓(xùn)練和模式匹配134
6.2.5視聽語(yǔ)音分離模型136
6.3智能機(jī)器人的語(yǔ)音定向與導(dǎo)航137
6.3.1基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位系統(tǒng)138
6.3.2基于人耳聽覺機(jī)理的聲源定位系統(tǒng)138
6.4智能機(jī)器人的語(yǔ)音系統(tǒng)實(shí)例139
6.4.1Inter Phonic 6.5語(yǔ)音合成系統(tǒng)139
6.4.2Translatotron 2140
6.4.3百度深度語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)141
6.5自然語(yǔ)言處理142
6.5.1定義142
6.5.2發(fā)展歷程143
6.5.3NLP的分類144
6.5.4基本技術(shù)145
6.5.5常用算法舉例146
6.5.6終極目標(biāo)146
6.5.7研究難點(diǎn)146
6.5.8社會(huì)影響147
6.6人機(jī)對(duì)話148
6.6.1概述148
6.6.2人機(jī)對(duì)話研究領(lǐng)域149
6.6.3人機(jī)對(duì)話技術(shù)149
6.6.4人機(jī)對(duì)話的發(fā)展階段151
6.6.5人機(jī)對(duì)話展望151 第7章智能機(jī)器人自主導(dǎo)航與路徑規(guī)劃153
7.1導(dǎo)航153
7.1.1導(dǎo)航系統(tǒng)分類153
7.1.2導(dǎo)航系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)154
7.1.3視覺導(dǎo)航155
7.2環(huán)境地圖的表示157
7.2.1拓?fù)鋱D157
7.2.2特征圖157
7.2.3網(wǎng)格圖158
7.2.4直接表征法158
7.3定位158
7.3.1相對(duì)定位158
7.3.2絕對(duì)定位160
7.3.3基于概率的絕對(duì)定位161
7.4路徑規(guī)劃164
7.4.1路徑規(guī)劃分類164
7.4.2路徑規(guī)劃方法165
7.5人工勢(shì)場(chǎng)法169
7.5.1人工勢(shì)場(chǎng)法的基本思想169
7.5.2勢(shì)場(chǎng)函數(shù)的構(gòu)建169
7.5.3人工勢(shì)場(chǎng)法的特點(diǎn)171
7.5.4人工勢(shì)場(chǎng)法的改進(jìn)171
7.5.5仿真分析172
7.6柵格法173
7.6.1用柵格表示環(huán)境174
7.6.2基于柵格地圖的路徑搜索174
7.6.3柵格法的特點(diǎn)175
7.7智能機(jī)器人的同步定位與地圖構(gòu)建175
7.7.1SLAM的基本問題175
7.7.2智能機(jī)器人SLAM系統(tǒng)模型176
7.7.3智能機(jī)器人SLAM解決方法177
7.7.4SLAM的難點(diǎn)和技術(shù)關(guān)鍵179
7.7.5SLAM的未來展望180 第8章ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)181
8.1ROS框架181
8.1.1ROS簡(jiǎn)介181
8.1.2ROS整體架構(gòu)分析183
8.1.3ROS名稱系統(tǒng)190
8.2ROS通信機(jī)制190
8.2.1ROS通信機(jī)制概述190
8.2.2主題異步數(shù)據(jù)流通信原理簡(jiǎn)介191
8.2.3同步遠(yuǎn)程過程調(diào)用服務(wù)通信192
8.2.4參數(shù)服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸簡(jiǎn)介193
8.3ROS開發(fā)實(shí)例——基于ROS的室內(nèi)智能機(jī)器人導(dǎo)航與控制194
8.3.1搭建ROS開發(fā)環(huán)境194
8.3.2室內(nèi)智能服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)195
8.3.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)196
8.3.4送餐服務(wù)測(cè)試200 第9章多機(jī)器人系統(tǒng)202
9.1智能體與多智能體系統(tǒng)202
9.1.1Agent的體系結(jié)構(gòu)202
9.1.2MAS的相關(guān)概念203
9.1.3MAS的體系結(jié)構(gòu)204
9.2多機(jī)器人系統(tǒng)綜述205
9.2.1多機(jī)器人系統(tǒng)簡(jiǎn)介205
9.2.2多機(jī)器人系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容207
9.2.3多機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)210
9.3多機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)例： 多機(jī)器人編隊(duì)導(dǎo)航211
9.3.1多機(jī)器人編隊(duì)導(dǎo)航簡(jiǎn)介211
9.3.2多機(jī)器人編隊(duì)導(dǎo)航模型212
9.3.3多機(jī)器人編隊(duì)導(dǎo)航的應(yīng)用213
9.3.4多機(jī)器人編隊(duì)導(dǎo)航的發(fā)展趨勢(shì)215 第10章智能機(jī)器人的前沿AI技術(shù)217
10.1新一代人工智能技術(shù)217
10.2機(jī)器人智能化218
10.2.1機(jī)器人是人工智能的實(shí)體化218
10.2.2機(jī)器人智能化三要素218
10.3機(jī)器學(xué)習(xí)219
10.3.1深度學(xué)習(xí)219
10.3.2生成式對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)GAN223
10.3.3強(qiáng)化學(xué)習(xí)223
10.3.4遷移學(xué)習(xí)225
10.4智能交互技術(shù)226
10.4.1語(yǔ)音交互226
10.4.2姿勢(shì)交互227
10.4.3觸摸交互227
10.4.4視線跟蹤與輸入228
10.4.5腦機(jī)交互229
10.4.6肌電交互230
10.4.7表情交互230
10.4.8虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)231
10.4.9多通道交互232 第11章家庭智能空間服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)234
11.1家庭智能空間服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)介紹234
11.1.1家庭服務(wù)機(jī)器人234
11.1.2智能空間235
11.1.3家庭智能空間服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)建背景235
11.2機(jī)器人同步定位、傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)定與環(huán)境建圖236
11.2.1問題簡(jiǎn)化237
11.2.2模型求解237
11.2.3算法描述237
11.2.4實(shí)驗(yàn)測(cè)試238 第12章家庭智能空間服務(wù)機(jī)器人環(huán)境功能區(qū)認(rèn)知242
12.1功能區(qū)認(rèn)知的系統(tǒng)框架242
12.2功能區(qū)圖像模型構(gòu)建243
12.2.1提取圖像特征描述符243
12.2.2分類器的選擇243
12.2.3室內(nèi)功能區(qū)建模算法描述244
12.3在線檢測(cè)算法244
12.4實(shí)驗(yàn)244
12.4.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集244
12.4.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析245 第13章家庭智能空間服務(wù)機(jī)器人日常工具功用性認(rèn)知247
13.1家庭日常工具的功用性部件檢測(cè)的系統(tǒng)框架247
13.2功用性部件檢測(cè)模型離線訓(xùn)練248
13.2.1功用性部件邊緣檢測(cè)器構(gòu)建248
13.2.2功用性部件內(nèi)部檢測(cè)器構(gòu)建250
13.2.3coarsetofine閾值選取250
13.3工具功用性部件在線檢測(cè)251
13.4工具功用性部件實(shí)驗(yàn)252
13.4.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集252
13.4.2評(píng)價(jià)方法252
13.4.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析253 第14章雜亂場(chǎng)景下智能空間服務(wù)機(jī)器人推抓技能學(xué)習(xí)255
14.1系統(tǒng)框架255
14.2推動(dòng)與抓取任務(wù)描述與建模256
14.2.1GARLDQN泛化模型建模257
14.2.2GARLDQN抓取網(wǎng)絡(luò)建模258
14.2.3GARLDQN推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建模259
14.2.4GARLDQN生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)建模260
14.3實(shí)驗(yàn)262
14.3.1實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建262
14.3.2訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)263
14.3.3測(cè)試實(shí)驗(yàn)264
14.3.4日常工具場(chǎng)景下的模型泛化能力驗(yàn)證266第15章室內(nèi)環(huán)境自適應(yīng)智能商用服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)267
15.1服務(wù)機(jī)器人研究概況267
15.1.1服務(wù)機(jī)器人的核心技術(shù)267
15.1.2服務(wù)機(jī)器人的運(yùn)行流程268
15.1.3服務(wù)機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成269
15.1.4服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展271
15.2室內(nèi)環(huán)境自適應(yīng)智能服務(wù)機(jī)器人的技術(shù)需求272
15.3云跡室內(nèi)環(huán)境自適應(yīng)智能服務(wù)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)273
15.3.1高精度定位導(dǎo)航274
15.3.2機(jī)器視覺與動(dòng)態(tài)避障277
15.3.3伺服驅(qū)動(dòng)控制278
15.3.4模塊化與輕量化279
15.3.5智能物聯(lián)與協(xié)同調(diào)度280
15.3.6人機(jī)交互281
15.4云跡室內(nèi)環(huán)境自適應(yīng)智能服務(wù)機(jī)器人案例與智慧化服務(wù)系統(tǒng)283
15.4.1智能服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用案例283
15.4.2智慧化服務(wù)系統(tǒng)285
15.4.3智慧化服務(wù)系統(tǒng)場(chǎng)景應(yīng)用286 參考文獻(xiàn)288
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智能機(jī)器人原理與應(yīng)用 作者簡(jiǎn)介
陳雯柏，教授，博士生導(dǎo)師，北京市中青年骨干教師、青年拔尖人才，中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)理事、杰出會(huì)員，北京人工智能學(xué)會(huì)監(jiān)事，中國(guó)教育發(fā)展戰(zhàn)略學(xué)會(huì)人工智能與機(jī)器人教育專委會(huì)常務(wù)理事，北京信息科技大學(xué)青年教學(xué)名師、勤信學(xué)者、智能檢測(cè)與模式識(shí)別研究所所長(zhǎng)、智能檢測(cè)國(guó)防科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人，北京高等學(xué)校優(yōu)秀專業(yè)課（基礎(chǔ)課）主講教師，獲北京市教學(xué)成果獎(jiǎng)、中國(guó)指揮與控制學(xué)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)、吳文俊人工智能科技進(jìn)步獎(jiǎng)。主要研究方向是機(jī)器感知與模式識(shí)別、人工智能與機(jī)器人。 劉學(xué)君，教授、博導(dǎo)，北京青年教學(xué)名師，北京師德先鋒，教育部全國(guó)優(yōu)秀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師，安全生產(chǎn)軟件測(cè)評(píng)中心CNAS認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室主任，中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)會(huì)員工委會(huì)副秘書長(zhǎng)，中國(guó)教育發(fā)展戰(zhàn)略學(xué)會(huì)人工智能與機(jī)器人教育專委會(huì)常務(wù)理事。從事人工智能、機(jī)器人理論與應(yīng)用研究。 吳培良，教授、博導(dǎo)，河北省計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)與系統(tǒng)集成重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)青工委常委，河北省計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)常務(wù)理事，河北省機(jī)器學(xué)習(xí)學(xué)會(huì)常務(wù)理事，ACM秦皇島副主席。主持國(guó)家自然科學(xué)基金、重點(diǎn)研發(fā)子課題、博士后和河北省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目，獲河北省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。
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