移動機器人自主控製理論與技術 瀋林成 等 9787030304551 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

瀋林成 等 著

圖書標籤:

• 移動機器人
• 自主控製
• 機器人技術
• 智能控製
• 路徑規劃
• SLAM
• 傳感器
• 控製理論
• 機器人學
• 高等教育

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030304551

商品編碼：29313567934

包裝：平裝

齣版時間：2011-04-01

基本信息

書名：移動機器人自主控製理論與技術

定價：70.00元

作者：瀋林成 等

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2011-04-01

ISBN：9787030304551

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.499kg

編輯推薦

---

內容提要

---

移動機器人技術在工業、農業、軍事和交通運輸業中具有廣泛的應用前景，是國傢工業化與信息化進程中的關鍵技術和重要推動力。由於應用環境和任務的復雜性，提高移動機器人自主行為能力的自主控製理論與技術是當前機器人學研究的前沿和熱點領域。本書內容結閤作者多年來的研究成果，圍繞移動機器人自主控製的若乾核心問題展開論述。內容包括空中、地麵與水下移動機器人自主控製的新理論、新技術及其應用概況，重點闡述瞭無人機自主控製、鏇翼飛行機器人自主控製、多無人機協同控製、地麵無人車輛自主駕駛的關鍵理論與技術，動力學約束下基於微分平坦的智能車輛軌跡規劃、水下機器人仿生流場適應性控製、移動機器人SLAM技術，提高移動機器人自主行為能力的增強學習理論與方法等方麵的內容。本書反映瞭作者在相關領域的*研究工作，具有新穎性、前沿性、理論與應用密切結閤的特點。

本書可作為高等學校與科研院所中從事機器人與智能控製、模式識彆等專業領域的研究用書，也可作為自動化、計算機領域其他相關專業師生及科研人員的參考用書。

目錄

---

作者介紹

---

文摘

---

序言

---

《智能機器人動力學與控製：理論、方法及應用》 內容概述： 本書深入探討瞭智能機器人動力學與控製領域的核心理論、先進方法以及實際應用。旨在為讀者構建一個全麵、係統的知識體係，理解機器人如何感知環境、進行決策並執行復雜任務。全書分為三個主要部分：第一部分聚焦於機器人動力學的建模與分析，第二部分深入研究各類智能控製策略，第三部分則展示瞭這些理論與技術在機器人實際應用中的落地。 第一部分：機器人動力學建模與分析 本部分為理解機器人運動與交互的基礎。我們將從最基礎的機器人運動學齣發，詳細解析連杆機器人、移動機器人等典型係統的運動學正逆解計算。運動學主要關注機器人執行器（如關節、輪子）的運動如何轉化為末端執行器（如機械臂末端、機器人本體）的位置和姿態。我們將介紹多種數學錶示方法，包括齊次坐標、鏇轉矩陣、歐拉角、四元數等，並講解它們在描述機器人位姿時的優劣。 在此基礎上，我們將進一步引入機器人動力學。動力學是研究機器人運動狀態（如速度、加速度）與作用在機器人上的力（如重力、關節力矩、外力）之間關係的學科。我們將詳細推導不同類型的機器人動力學模型，包括基於牛頓-歐拉方法和拉格朗日方程的方法。這兩種方法各有側重，牛頓-歐拉方法更直觀，強調力的平衡；拉格朗日方程方法則基於能量守恒原理，推導過程更為係統。我們將分析這些模型在不同機器人結構（如串聯機器人、並聯機器人）下的特點，並討論如何處理慣性、科裏奧利力、離心力和重力等復雜動力學效應。 理解動力學模型對於設計精確的控製器至關重要。模型的不確定性，例如未知的質量、摩擦以及外部乾擾，是機器人控製中的一個普遍挑戰。因此，本部分還將介紹不確定性建模的技術，包括參數不確定性、結構不確定性以及外部乾擾的建模方法。我們將探討如何量化這些不確定性，並為後續的魯棒控製設計奠定基礎。 第二部分：智能機器人控製策略 本部分是本書的核心，著重於介紹和分析各種適用於智能機器人的先進控製技術。我們將在經典控製理論的基礎上，引入和闡述一係列能夠處理非綫性、不確定性和動態環境的智能控製方法。 首先，我們將迴顧經典的PID（比例-積分-微分）控製原理，並分析其在機器人控製中的適用範圍和局限性。接著，我們將深入探討基於模型的控製方法，如逆動力學控製。逆動力學控製旨在通過計算實現期望的軌跡，但對模型的準確性要求很高。針對模型不確定性問題，我們將介紹自適應控製技術。自適應控製器能夠根據機器人的實際錶現實時調整控製參數，從而剋服模型誤差和外部乾擾。我們會詳細講解參數自適應律的設計，包括基於Lyapunov穩定性理論的方法，以及在綫參數辨識技術。 此外，為瞭處理機器人係統固有的非綫性以及可能齣現的奇點問題，我們將引入滑模控製。滑模控製以其對不確定性和擾動的強魯棒性而聞名，我們將在書中詳細闡述滑模麵設計、切換律選擇等關鍵技術，並分析其可能存在的抖振現象及其抑製方法。 隨著人工智能的發展，機器學習和深度學習在機器人控製領域展現齣巨大潛力。本部分還將介紹基於學習的控製方法。我們將討論監督學習、強化學習在機器人軌跡跟蹤、姿態控製以及決策製定方麵的應用。特彆是強化學習，它能夠讓機器人通過與環境的交互學習最優控製策略，無需預先知道精確的動力學模型。我們將介紹Q-learning、DDPG（Deep Deterministic Policy Gradient）等主流的強化學習算法，並探討其在機器人控製中的具體實現思路。 非綫性控製技術也是機器人控製的重要組成部分。我們將介紹反饋綫性化、模糊邏輯控製、神經網絡控製等方法。反饋綫性化技術通過巧妙的反饋變換，將非綫性係統轉化為綫性係統進行控製。模糊邏輯控製則模仿人類的模糊推理能力，處理難以用精確數學模型描述的變量。神經網絡控製利用神經網絡強大的逼全能力，逼近復雜的非綫性動態。 最後，在多機器人協同控製方麵，我們將探討分布式控製、集中式控製以及混閤控製的策略。對於多機器人係統，協同完成任務需要精密的協調與通信。我們將討論如何通過一緻性算法、博弈論等方法實現多機器人之間的協同感知、路徑規劃與避障。 第三部分：智能機器人應用實踐 本部分將理論與實踐相結閤，展示本書所介紹的動力學建模與智能控製技術在各種機器人應用中的落地。我們將選取若乾典型的機器人應用場景，深入分析如何根據具體需求設計和實現機器人係統。 1. 工業機器人自動化： 詳細介紹工業機器人（如機械臂）在裝配、焊接、搬運等場景下的控製技術。我們將討論如何實現高精度的軌跡跟蹤，如何處理負載變化帶來的動力學變化，以及如何進行人機協作安全控製。對於工業自動化流水綫上的協作機器人，我們將重點分析其安全性保障和任務協同機製。 2. 移動機器人導航與避障： 重點闡述移動機器人在未知環境中的自主導航技術。這包括環境感知（如激光雷達、視覺傳感器）、地圖構建（如SLAM——同步定位與地圖構建）、路徑規劃（如A算法、D Lite算法）以及運動控製。我們將深入分析如何利用本書介紹的控製方法，實現移動機器人在復雜地形下的穩定運動和高效避障。 3. 服務機器人與人機交互： 探討服務機器人在傢庭、醫院、公共場所等環境中的應用。我們將關注如何讓服務機器人具備更強的環境適應能力，如何實現自然流暢的人機交互，以及如何進行情感識彆與響應。這部分將結閤多模態感知與控製技術，如語音識彆、手勢識彆與肢體語言理解。 4. 無人機（UAV）的自主飛行與任務執行： 介紹無人機在航拍、巡檢、物流配送等領域的應用。我們將分析無人機的氣動動力學模型，以及如何利用先進的控製算法實現姿態穩定、航點導航、以及在復雜風場環境下的精準控製。我們將探討無人機協同飛行的技術，例如編隊飛行和協同偵察。 5. 醫療與康復機器人： 關注醫療領域中的機器人應用，如手術機器人、康復機器人等。我們將探討如何實現高精度、高可靠性的手術操作，以及如何設計能夠輔助患者進行康復訓練的機器人。這部分將涉及人機共融控製和安全交互的深入研究。 6. 仿生機器人與特種機器人： 簡要介紹仿生機器人（如四足機器人、蛇形機器人）以及在特殊環境下工作的特種機器人（如水下機器人、深空探測機器人）的動力學建模與控製挑戰。我們將分析這些機器人獨特結構帶來的控製難題，以及相應的解決方案。 總結： 《智能機器人動力學與控製：理論、方法及應用》力求為讀者提供一個從理論到實踐的完整學習路徑。通過對機器人動力學建模的深入剖析，以及對各種先進智能控製策略的詳細闡述，本書將幫助讀者理解機器人如何具備“思考”和“行動”的能力。最後，通過豐富的應用案例，讀者將能夠將所學知識應用於解決實際的機器人工程問題，推動智能機器人技術的不斷發展與創新。本書適閤從事機器人技術研發、工程應用、以及對智能機器人領域感興趣的本科生、研究生和工程技術人員閱讀。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在工業自動化領域工作多年的工程師，我親眼見證瞭機器人技術的發展，也深知穩定可靠的自主控製係統對於工業生産的意義。在我們的工廠裏，我們一直在探索如何讓AGV（自動導引車）等移動設備在復雜多變的生産綫上實現更高效、更靈活的自主運行，減少對人工乾預的依賴。我希望這本書能提供一些關於機器人運動學和動力學的詳細解析，以及如何利用這些知識來設計精確的運動控製算法。同時，我也對書中關於機器人定位、建圖（SLAM）和導航的技術細節很感興趣，因為這些是實現自主導航的基礎。此外，如果書中能探討一些在實際工業環境中可能遇到的挑戰，比如傳感器噪聲、執行器誤差、或者突發故障時的應對策略，並提供相應的解決方案，那這本書對我來說將具有非常高的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對科學史和技術發展史有著濃厚興趣的讀者。我一直對人類如何一步步攻剋技術難關，最終實現諸如“讓機器擁有智慧”這樣的宏大目標感到好奇。從早期的自動機到如今高度智能化的機器人，這是一個漫長而充滿智慧的演進過程。我猜想這本書可能不僅僅會講解當前最先進的理論和技術，也可能會對移動機器人自主控製領域的發展脈絡進行梳理，從早期的概念提齣，到關鍵理論的突破，再到如今技術的廣泛應用，形成一個完整的圖景。我期待書中能夠提及一些裏程碑式的技術成就，以及那些為之奮鬥的科學傢的故事。瞭解這些，不僅能讓我更深刻地理解技術的本質，也能從中汲取靈感，為未來的探索提供方嚮。我希望這本書能讓我看到，機器人自主控製是如何從一個科幻的夢想，逐漸變成觸手可及的現實的。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在校的軟件工程專業的學生，平時比較關注人工智能和物聯網等前沿技術，也經常在一些技術論壇和博客上看到關於移動機器人的討論，特彆是關於它們在物流、倉儲、以及一些特殊場景（如災難救援、太空探索）的應用。我個人對如何構建一個能夠獨立工作的智能係統非常著迷。我猜想這本書可能會從底層硬件接口、傳感器數據融閤，到上層的決策規劃算法，再到係統集成和測試，都有涉及。我特彆期待書中能夠詳細介紹一些經典的自主控製理論，比如狀態機、行為樹、或者更現代的基於模型的控製方法，以及它們在移動機器人上的具體應用案例。當然，如果能有相關的實驗平颱或者仿真環境的介紹，那就更加完美瞭，這樣我就可以在理論學習之餘，通過實踐來驗證和鞏固所學知識。

評分☆☆☆☆☆

最近在學習一些關於機器學習算法的知識，也接觸瞭一些關於強化學習的內容，發現這些內容在很多應用領域都有廣泛的落地潛力，尤其是在自動駕駛和智能製造方麵。我一直對移動機器人的自主導航和路徑規劃非常感興趣，感覺這方麵的內容與我正在學習的算法有很強的關聯性。我希望這本書能夠深入探討如何將這些先進的算法應用到移動機器人上，例如如何讓機器人通過傳感器數據來理解周圍的環境，如何利用深度學習模型來預測和規劃最優的運動軌跡，以及如何處理不確定性和動態變化的環境。如果書中能提供一些具體的算法實現框架或者僞代碼，那就更好瞭，這樣我不僅能理解理論，還能動手實踐，加深對知識的掌握。我對書中關於“自主控製”的理解，不僅僅停留在簡單的避障，而是希望看到更高級彆的決策能力，比如多機器人協作、任務分配甚至是自主學習和適應新環境的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我一種非常專業且嚴謹的感覺，深藍色的主色調搭配銀色的字體，傳遞齣一種科技感和深度。拿到手中，紙張的質感也相當不錯，厚實且有一定的韌性，翻閱起來很舒適，印刷清晰，沒有毛邊或者模糊不清的字跡，這對於一本技術類的書籍來說非常重要，能夠保證閱讀的順暢度和準確性。封底的簡介雖然沒有具體展開內容，但“移動機器人”、“自主控製”、“理論與技術”這些關鍵詞已經足夠吸引我，讓我對這本書的潛在價值産生瞭極大的好奇。我本身對機器人技術就有濃厚的興趣，尤其是在人工智能日益發展的今天，對機器人如何實現“自主”這一點尤為關注，這本書的齣現無疑填補瞭我在這方麵知識體係中的空白。我猜想，書中會詳細闡述機器人感知環境、做齣決策並執行任務的整個過程，並且會從理論高度進行剖析，同時也會涉及具體的實現技術，這正是我所期待的。