機器人工程專業導論

第1章緒論1
1.1本書目的與意義1
1.2機器人工程專業發展歷史與現況2
1.2.1國外發展歷史與現況2
1.2.2國內發展歷史與現況3
1.3機器人工程專業的學科內涵、人才培養
與知識體系3
1.3.1機器人工程專業的學科內涵3
1.3.2機器人工程專業的人才培養4
1.3.3機器人工程專業的知識體系5
1.4機器人工程專業與相關專業的關係8
1.4.1與機械類專業的關係8
1.4.2與自動化類專業的關係9
1.4.3與儀器類專業的關係9
1.4.4與電腦類專業的關係10
1.4.5與電子資訊類專業的關係11
1.4.6與電氣類專業的關係11
1.4.7與人工智慧相關專業的關係12
1.5機器人工程專業學習方法13
1.5.1大學課程這樣學13
1.5.2科技實踐揭秘14
1.5.3大學生活你我談14
1.6與機器人相關的大學生學科競賽15
1.7本章總結20
第2章機器人概述21
2.1機器人的起源與發展歷史21
2.2機器人的概念與特色31
2.2.1機器人的概念31
2.2.2機器人的特點32
2.3機器人的組成與分類34
2.3.1機器人系統的組成34
2.3.2機器人分類35
2.4典型機器人剖析42
2.5機器人的優缺點43
2.6機器人的自由度43
2.7機器人技術的發展趨勢44
2.8機器人的未來46
2.9本章總結47
第3章機器人在各行業的應用48
3.1在工業上的應用48
3.2在農業的應用51
3.3在醫學的應用55
3.4在軍事上的應用62
3.5在煤炭產業的應用70
3.6新興應用領域75
3.7本章總結77
第4章機器人硬體系統78
4.1機器人系統組成78
4.2機器人典型的運動機構79
4.2.1腿式行走機構80
4.2.2履帶式行走機構81
4.2.3輪式行走機構81
4.2.4複合式行走機構82
4.3機器人驅動系統82
4.3.1關節與驅動方式82
4.3.2驅動系統的分類83
4.4機器人感測裝置84
4.4.1機器人感測器分類85
4.4.2內部感測器85
4.4.3外部感測器90
4.5本章總結95
第5章機器人軟體系統97
5.1機器人程式語言與程式系統97
5.1.1機器人語言系統的結構97
5.1.2機器人程式語言98
5.2機器人離線編程100
5.2.1機器人離線編程的特點和主要
內容100
5.2.2機器人離線編程模擬系統
HOLPSS101
5.3機器人模擬軟體102
5.3.1MATLAB/Simulink機器人
工具箱103
5.3.2CoppeliaSim103
5.3.3Gazebo103
5.4機器人作業系統104
5.4.1ROS起源與發展歷程104
5.4.2ROS主要特性106
5.4.3ROS層次架構107
5.5本章總結111
第6章智能機器人112
6.1智能機器人概述112
6.2人工智慧技術在機器人的應用113
6.2.1智能感知技術113
6.2.2智慧導航與規劃技術116
6.2.3智能控制與操作118
6.2.4機器人智能交互119
6.3智能機器人發展展望121
6.4本章總結122
第7章人工智慧概述123
7.1人工智慧的定義124
7.2人工智慧的起源與發展125
7.3人工智慧的三大學派128
7.4機器學習130
7.4.1機器學習發展史130
7.4.2監督學習131
7.4.3無監督學習132
7.4.4弱監督學習132
7.4.5深度學習133
7.5人工智慧的發展趨勢134
7.6本章總結135
第8章SLAM與路徑、軌跡規劃136
8.1SLAM概念與架構137
8.1.1SLAM概念137
8.1.2SLAM框架140
8.1.3機器人工程中用到的地圖142
8.2雷射SLAM主流方案143
8.3視覺SLAM主流方案146
8.4路徑規劃147
8.4.1全域路徑規劃148
8.4.2局部路徑規劃149
8.5軌跡規劃149
8.6ROS機器人導航152
8.7本章總結153
第9章機器人控制技術154
9.1機器人控制方法簡介154
9.2機器人常用的控制方法155
9.3位置控制156
9.4力控制157
9.5基於視覺的控制157
9.6本章總結158
第10章機器人研究機構與企業
介紹159
10.1機器人研究機構159
10.1.1國外機器人研究機構159
10.1.2國內機器人研究機構162
10.2部分機器人企業介紹167
10.3本章總結172
附錄173
參考文獻177
前言￥
第1章ROS概述1
1.1ROS簡介1
1.2ROS的安裝6
本章小結8
本章習題9
第2章Ubuntu系統基礎10
2.1Ubuntu簡介10
2.2目錄和檔案系統11
2.3常用命令12
本章小結15
本章習題15
第3章Python語言基礎16
3.1Python簡介16
3.2基本語法16
3.3常用語句20
3.4函數與模組21
3.5類與物件22
本章小結23
本章習題23
第4章ROS架構與體系24
4.1ROS架構簡介24
4.2ROS檔案系統級24
4.3ROS計算圖級28
4.4ROS開源社群級34
本章小結35
本章習題35
第5章ROS編程基礎36
5.1工作空間與功能包的創建與編譯36
5.2訊息文件和服務文件的創建與編譯39
5.3訊息發布節點與主題訂閱節點的
編寫(C++)43
5.4訊息發布節點與主題訂閱節點的
編寫(Python)50
5.5伺服器端與客戶端程式的
編寫(C++)55
5.6伺服器端與客戶端程式的
編寫(Python)62
5.7啟動文件的編寫66
5.8調試工具68
5.9可視化工具73
5.10座標變換工具76
本章小結81
本章習題81
第6章機器人感測系統82
6.1RGB-D相機82
6.2光達感測器84
6.3IMU感測器86
6.4GPS感測器89
本章小結92
本章習題92
第7章機器人視覺系統93
7.1OpenCV概述93
7.2在ROS中使用OpenCV的方法97
7.3PCL概述106
7.4在ROS中使用PCL的方法109
7.5與計算機視覺相關的ROS功能包113
本章小結115
本章習題115
第8章機器人建模與模擬116
8.1機器人模型描述格式－URDF116
8.