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李云江 著

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• 机器人
• 机器人技术
• 人工智能
• 自动化
• 控制工程
• 机械工程
• 电子工程
• 嵌入式系统
• 传感器
• 算法

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111333708

商品编码：29785280042

包装：平装

出版时间：2011-05-01

基本信息

书名：机器人概论

定价：43.00元

作者：李云江

出版社：机械工业出版社

出版日期：2011-05-01

ISBN：9787111333708

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.400kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书生动地介绍了机器人的起源、发展、分类、应用、组成、功能及应用前景，较系统地介绍了机器人技术的基础知识，在相关章节介绍了若干机器人应用实例，如特种机器人、生物生产机器人、足球机器人、仿生机器人等。并结合大学生的特点，介绍了机器赛的有关知识，比较全面地反映了外机器人研究和应用的*进展。
　　本书内容新颖、逻辑性强，既有普及性，又有深度，图文并茂，可读性强。可使读者（尤其是大学生）初步掌握机器人技术，开阔视野，拓宽思路，并激发他们研究机器人的兴趣。
　　本书适合高等院校机械电子工程、自动化专业的本科生作教材使用，也可供从事机电行业的工程技术人员使用或参考。

目录

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前言
章 机器人概述
　1.1 机器人的概念和分类
　　1.1.1 机器人的概念
　　1.1.2 机器人的分类
　1.2 机器人发展史
　　1.2.1 古代机器人一
　　1.2.2 现代机器人二
　　1.2.3 中国机器人的发展
　1.3 机器人的基本结构
　1.4 机器人与人
　1.5 机器人的研究内容
第2章 机器人博览
　2.1 工业机器人
　　2.1.1 概述
　　2.1.2 工业机器人在工业生产中的应用
　　2.1.3 工业机器人的发展趋势
　2.2 特种机器人
　　2.2.1 护士助手
　　2.2.2 口腔修复机器人
　　2.2.3 进入血管的机器人
　　2.2.4 高楼擦窗和壁面清洗机器人
　　2.2.5 清洗巨人
　　2.2.6 汽车加油机器人
　　2.2.7 康复机器人
　　2.2.8 微创外科手术机器人
　2.3 军用机器人
　　2.3.1 机器警察
　　2.3.2 机器工兵
　　2.3.3 机器保安
　　2.3.4 水下机器人
　　2.3.5 未来奇兵
　　2.3.6 太空机器人
第3章 机器人机械结构
　3.1 机器人末端执行器
　　3.1.1 夹钳式取料手
　　3.1.2 吸附式取料手
　　3.1.3 专用末端操作器及换接器
　　3.1.4 仿生多指灵巧手
　3.2 机器人手腕
　　3.2.1 概述
　　3.2.2 手腕的分类
　3.3 机器人手臂
　　3.3.1 手臂直线运动机构
　　3.3.2 手臂回转运动机构
　　3.3.3 手臂俯仰运动机构
　　3.3.4 手臂复合运动机构
　　3.3.5 新型的蛇形机械手臂
　3.4 机器人机座
　　3.4.1 固定式机器人
　　3.4.2 行走式机器人
　3.5 机器人的传动
　　3.5.1 移动关节导轨及转动关节轴承
　　3.5.2 传动件的定位及消隙
　　3.5.3 谐波传动
　　3.5.4 丝杠螺母副及滚珠丝杠传动
　　3.5.5 其他传动
第4章 机器人控制技术
　4.1 机器人控制基础
　　4.1.1 机器人控制系统的特点
　　4.1.2 机器人的控制方式
　　4.1.3 机器人控制系统结构和工作原理。
　　4.1.4 机器人单关节位置伺服控制
　　4.1.5 机器人的力控制
　　4.1.6 机器人智能控制
　4.2 机器人传感器
　　4.2.1 机器人传感器概述
　　4.2.2 内部传感器
　　4.2.3 外部传感器
　　4.2.4 多传感器融合
　4.3 机器人编程
　　4.3.1 机器人编程系统及方式
　　4.3.2 对机器人的编程要求
　　4.3.3 机器人编程语言的类型
　　4.3.4 动作级语言
　　4.3.5 对象级语言
第5章 特种机器人应用
　5.1 特种机器人应用的意义
　5.2 特种机器人系统
　　5.2.1 特种机器人的共性技术
　　5.2.2 基于行为的特种机器人体系结构
　　5.2.3 特种机器人重点研究的科学问题
　5.3 特种机器人应用实例
　　5.3.1 水下机器人
　　5.3.2 地面移动机器人
　　5.3.3 空中机器人（无人机）
　　5.3.4 空间机器人
第6章 生物生产机器人
　6.1 生物生产机器人概述
　　6.1.1 生物生产机器人的独特性
　　6.1.2 生物生产机器人的作业对象
　6.2 生物生产机器人的基本组成
　6.3 生物生产机器人的应用实例
　　6.3.1 番茄收获机器人
　　6.3.2 黄瓜收获机器人
　　6.3.3 草莓收获和拣选机器人
　　6.3.4 多功能机器人
　　6.3.5 植物保护机器人
　　6.3.6 肉品加工机器人
第7章 仿生机械学
　7.1 仿生机械学定义
　7.2 仿生机械简史
　7.3 仿生机械学的研究领域
　7.4 仿生设计
　　7.4.1 生物形态与工程结构
　　7.4.2 生物形态与运动
　7.5 仿生机械与机器人技术、康复工程
　　7.5.1 仿生机械与机器人技术
　　7.5.2 仿生机器人的研究
　　7.5.3 康复工程与假肢技术
　7.6 仿生机械实例
　　7.6.1 仿生机器蟹
　　7.6.2 水母机器人
　　7.6.3 仿生机器鱼
　　7.6.4 机器龙虾
　　7.6.5 仿生企鹅
　　7.6.6 机器苍蝇
　　7.6.7 机器雨燕
　　7.6.8 仿生蚱蜢跳跃机器人
　　7.6.9 仿生机器人壁虎
　　7.6.10 仿生快速穿越沙地机器人
　　7.6.11 仿生机器蛇
　　7.6.12 水面行走机器人
第8章 机器赛
　8.1 梦想从机器人开始
　8.2 智能足球机器人系统概述
　　8.2.1 智能足球机器人系统
　　8.2.2 智能足球机器人系统的产生
　　8.2.3 智能足球机器人在中国的发展
　8.3 智能足球机器人系统的组成及其应用
　　8.3.1 智能足球机器人系统的组成
　　8.3.2 智能足球机器人系统的应用
　8.4 智能小型足球机器人的本体结构
　　8.4.1 机械子系统
　　8.4.2 控制子系统
　　8.4.3 板载软件
　8.5 智能小型足球机器人系统的通信系统与电源子系统
　　8.5.1 无线通信系统的组成
　　8.5.2 电源子系统
　8.6 智能中型足球机器人的硬件结构
　　8.6.1 硬件结构组成
　　8.6.2 机械结构
　　8.6.3 微处理单元
　8.7 智能中型足球机器人系统的软件结构
　　8.7.1 视觉子系统
　　8.7.2 通信子系统
　　8.7.3 决策子系统
　　8.7.4 控制子系统
第9章 前沿机器人
　9.1 仿人机器人
　　9.1.1 仿人机器人的发展历史和研究现状
　　9.1.2 立体视觉系统
　　9.1.3 五指灵巧手
　　9.1.4 二足步行机构
　　9.1.5 人机交互技术
　　9.1.6 仿人机器人的发展方向
　9.2 微型机器人与微操作
　　9.2.1 微型机器人的概念及其发展现状
　　9.2.2 微型机器人
　　9.2.3 微操作机器人
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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探索人工智能的未来：从基础原理到前沿应用 在信息技术飞速发展的今天，机器人早已不再是科幻小说中的遥远幻想，而是深刻影响着我们生活方方面面的现实存在。从工业生产线上精准高效的机械臂，到能够理解并回应人类指令的智能助手，再到探索未知宇宙的太空探测器，机器人技术以其强大的潜力，正在重塑各个行业，并勾勒出人类社会未来发展的宏伟蓝图。 本书并非一本简单的技术手册，它更像是一次深入的探索之旅，旨在引领读者穿越纷繁复杂的机器人世界，领略其背后蕴含的科学原理，洞察其发展脉络，并展望其无限可能。我们将从最基础的概念入手，逐步揭示构成智能机器人的核心要素，并探讨这些要素如何协同工作，赋予机器以“智能”。 第一部分：智能的基石——感知、认知与决策 要让机器人拥有“智能”，首先需要赋予它们“感知”世界的能力。这就像人类通过眼睛、耳朵、鼻子来接收外界信息一样，机器人也需要借助各种传感器来“看见”、“听见”并“触摸”周围的环境。我们会详细介绍各类传感器的原理与应用，包括： 视觉传感器： 摄像头、激光雷达（LiDAR）、深度摄像头等，它们如何捕捉图像、测量距离，为机器人提供三维空间信息，实现环境的“看清”。我们将深入探讨图像处理、特征提取、目标识别等关键技术，揭示机器如何理解我们所看到的世界。 听觉传感器： 麦克风阵列、声波传感器等，它们如何接收声音信号，进行语音识别，理解人类的指令，甚至辨别环境中的异常声音。 触觉与力觉传感器： 压力传感器、力矩传感器等，它们如何让机器人感知接触的力度、纹理，从而实现精细的操作，避免损坏物品或伤害人类。 其他传感器： 温度、湿度、GPS、惯性测量单元（IMU）等，它们如何帮助机器人了解自身状态和所处环境，为导航和定位提供关键数据。 仅仅拥有感知能力是不足够的。机器人还需要具备“认知”能力，即能够理解和处理所接收到的信息，并从中提取有用的知识。这一过程涉及人工智能的核心领域，包括： 机器学习与深度学习： 我们将介绍监督学习、无监督学习、强化学习等不同的机器学习范式，以及神经网络、卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等深度学习模型。您将了解到机器如何通过海量数据进行“学习”，从而具备识别图像、理解文本、预测行为等高级能力。 自然语言处理（NLP）： 这是让机器人能够理解并生成人类语言的关键技术。我们将探讨分词、词性标注、句法分析、语义理解、情感分析等NLP技术，以及如何构建聊天机器人、语音助手等能够与人自然交流的智能体。 计算机视觉： 在感知部分提到的视觉传感器所捕获的数据，需要通过计算机视觉技术进行处理和理解。我们将深入研究图像识别、目标检测、场景理解、三维重建等内容，让机器人能够“看见”并“理解”其所处的环境。 知识表示与推理： 如何将人类的知识结构化，并让机器人能够进行逻辑推理？我们将探讨知识图谱、本体论等概念，以及基于规则的推理、概率推理等方法，帮助机器人做出更明智的判断。 有了感知和认知能力，机器人还需要具备“决策”能力，即根据当前环境和自身目标，选择最优的行动方案。这是机器人实现自主性和智能性的核心。 路径规划与导航： 如何让机器人在复杂的环境中规划出一条安全高效的路径？我们将介绍A算法、Dijkstra算法等经典的路径规划算法，以及SLAM（同步定位与地图构建）技术，让机器人能够自主探索和定位。 运动控制： 如何让机器人的肢体协调运动，完成各种复杂任务？我们将探讨PID控制、模糊控制、自适应控制等先进的运动控制策略，以及机械臂的逆运动学、正运动学等概念。 规划与任务执行： 如何将一个宏大的任务分解成一系列可执行的子任务，并按顺序执行？我们将介绍基于状态的规划、基于行为的规划等方法，以及如何处理不确定性和动态环境。 强化学习在决策中的应用： 强化学习如何让机器人通过“试错”来学习最优策略，并在复杂环境中做出连续决策？ 第二部分：机器人的硬件构成与工程挑战 智能的软件算法需要强大的硬件平台来支撑。本部分将深入探讨构成机器人的实体部分，以及实现这些硬件的关键工程技术。 执行机构： 驱动机器人运动的“肌肉”。我们将介绍各种类型的电机（直流电机、步进电机、伺服电机）、液压和气动执行器，以及它们在不同应用中的优劣势。 机械结构： 机器人的“骨骼”和“关节”。我们将探讨连杆机构、齿轮传动、机器人臂的自由度设计，以及如何通过结构优化实现轻量化、高精度和高刚度。 能源系统： 为机器人提供动力的“心脏”。我们将介绍电池技术（锂离子电池、固态电池等）、无线充电技术，以及如何设计高效的能源管理系统。 机器人操作系统（ROS）： 作为机器人开发的“通用语言”和“开发平台”，ROS提供了丰富的工具和库，极大地简化了机器人软件的开发和集成。我们将对其核心概念和常用模块进行介绍。 人机交互设计： 如何让机器人能够与人类安全、高效、愉快地进行互动？我们将探讨用户体验（UX）设计原则，以及在机器人界面、语音交互、手势识别等方面的设计考量。 第三部分：机器人技术的应用场景与未来展望 机器人技术并非孤立存在，它正以前所未有的速度渗透到各行各业，深刻改变着我们的生产、生活乃至社会结构。 工业机器人： 从汽车制造到电子产品组装，工业机器人以其高精度、高效率和高安全性，成为现代制造业不可或缺的一部分。我们将回顾工业机器人的发展历程，并探讨其在柔性制造、定制化生产等新趋势下的演变。 服务机器人： 它们正走进家庭、医院、餐厅、商场，提供清洁、配送、陪伴、护理等多样化的服务。我们将深入分析不同类型服务机器人的技术挑战与市场潜力，例如扫地机器人、送餐机器人、康复机器人等。 特种机器人： 它们活跃在人类难以到达或危险的环境中。我们将介绍水下机器人、空中机器人（无人机）、搜救机器人、农业机器人、太空机器人等，以及它们在科学探索、灾难救援、资源开发等领域的关键作用。 医疗机器人： 手术机器人如何实现微创手术，提高手术精度？康复机器人如何帮助患者重拾行动能力？假肢机器人如何模拟人体的自然运动？我们将探讨医疗机器人带来的革命性变革。 自动驾驶与智能交通： 自动驾驶汽车是机器人技术在交通领域最引人注目的应用之一。我们将解析自动驾驶系统的核心技术，包括感知、决策、控制，以及其对未来城市交通的影响。 社会与伦理议题： 随着机器人技术的飞速发展，一系列关于就业、隐私、安全、伦理以及人机关系的新问题也随之而来。我们将探讨这些重要的社会议题，并思考如何负责任地引导机器人技术的发展。 结语： 本书旨在为读者提供一个全面、深入的机器人技术视角，它不仅关注技术本身，更强调技术背后的逻辑、创新驱动以及未来走向。无论您是对此领域充满好奇的初学者，还是希望深入了解前沿技术的从业者，都能从中获得宝贵的知识和启迪。让我们一起踏上这段激动人心的探索之旅，共同迎接机器人技术所带来的无限可能，并思考我们与智能机器共同塑造的未来。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我原本以为这会是一本枯燥的入门读物，但事实证明我大错特错了。这本书的结构组织得如同一个精密的迷宫，充满了巧妙的线索和隐藏的伏笔。作者似乎非常擅长使用“侧写”的手法来构建人物，你很少能直接得知主角的完整想法，而是通过他与周围环境（包括机器和人类）的交互中，碎片化地拼凑出他的性格和动机。这种留白的处理，极大地增强了读者的参与感和推理欲望。其中关于机器人获得“自我意识”那一幕的设计，处理得极其克制和含蓄，没有那种戏剧化的爆发，反而是在一个极其平凡的日常操作中，完成了认知的飞跃，这种“润物细无声”的叙事技巧，高明至极。另外，书中对未来社会中“数据隐私”和“算法主权”等敏感议题的探讨，也处理得非常得体，既有批判性，又不失建设性的思考，完全是站在一个极高的维度来审视当前科技发展路径的弊病。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的某些部分对我来说，读起来简直像在进行一场智力上的攀登。它的信息密度非常高，每一个段落都塞满了复杂的概念和需要上下文才能理解的术语。这绝不是一本可以让你捧着咖啡，放松地翻阅的书籍；它要求你全神贯注，甚至需要时不时停下来查阅资料，以确保自己没有漏掉任何关键的逻辑推导。这种阅读体验虽然辛苦，但回报也是巨大的——每攻克一个技术难点，都会带来强烈的成就感。特别是关于新型能源转换和量子纠缠在信息传输中的应用的章节，简直是教科书级别的论述，清晰地梳理了不同理论之间的相互作用和制约关系。它对未来社会结构的预测，也建立在对现有经济学和社会学模型的深刻理解之上，展现出一种近乎预言家的洞察力。这本书的价值在于其深度和挑战性，它强迫你跳出舒适区，去思考那些被日常信息流过滤掉的、真正具有变革性的底层原理。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事节奏把握得极好，尤其是在描绘主角面对技术伦理困境时的内心挣扎部分，简直让人拍案叫绝。作者巧妙地将宏大的哲学思考融入到细微的人物情感变化中，使得那些原本可能显得枯燥的理论讨论，瞬间变得鲜活而引人入胜。我特别喜欢他对“创造者与被创造物”之间微妙权力动态的刻画，那种隐晦的张力贯穿始终，让人忍不住猜测接下来的走向。书中关于人工智能的“意识”究竟意味着什么的探讨，并非给出一个标准答案，而是通过一系列引人深思的场景，引导读者自行去构建和辩驳自己的理解。特别是其中关于一个早期型号机器人如何通过模仿人类的“无效率”行为来获得某种“人性”的桥段，设计得极为精巧，显示了作者深厚的文学功底和对人机交互未来形态的独到见解。整体而言，它更像是一部深刻的反思录，而不是冰冷的科技手册，让人读完后久久无法释怀。

评分☆☆☆☆☆

这本作品的语言风格极其冷峻、精确，充满了硬科幻的质感，仿佛是直接从未来的技术报告中摘录出来的。它在构建世界观方面展现了惊人的细致度，对各种机械结构、算法逻辑的描述，即便是非专业人士也能感受到那种严谨和真实性。阅读过程中，我仿佛置身于一个充满金属光泽和电流声的实验室，空气中弥漫着臭氧的味道。作者对于系统故障的描写尤为精彩，那种由毫厘之差导致的连锁反应，被他用近乎诗意的精确性一一还原，极大地提升了故事的悬念感和可信度。更值得称道的是，书中对于“通用人工智能”的实现路径分析，虽然充满了推测，但其逻辑链条的完整性和对现有计算瓶颈的精准把握，体现了作者对前沿科技动态的持续关注。对于那些真正想探究技术内核，而非仅仅满足于表层故事的读者来说，这本书无疑是一份丰盛的知识盛宴。

评分☆☆☆☆☆

这部书最让我惊艳的地方，在于它对人类情感与机械逻辑碰撞时所产生的文化反思。它没有陷入老套的人类中心主义陷阱，而是用一种近乎客观、略带疏离的笔调，去审视“非我族类”的价值体系。书中对一个机器人社区如何发展出自己独特的“美学”和“道德规范”的描绘，极富想象力。这些规范并非对人类社会的拙劣模仿，而是基于其自身运作效率和数据处理需求所衍生的全新秩序。这种平视甚至略微俯视的视角，让读者有机会跳出自身的视角局限，去思考文明的本质究竟是什么。而且，作者在叙事中大量运用了非线性的时间结构，穿插着不同时代、不同物种的“历史片段”，使得整个故事的维度被极大地拉伸，带来一种史诗般的苍凉感。读完后，我对“进步”这个词的含义，都有了全新的、更审慎的理解。