移動機器人 基於Webots軟件的分析與實踐
張新征 張建芬 孫單勳
- 出版商: 機械工業
- 出版日期: 2026-04-01
- 售價: $354
- 語言: 簡體中文
- ISBN: 7111803701
- ISBN-13: 9787111803706
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機器人製作 Robots
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商品描述
本書圍繞移動機器人的運動機構、傳感器和自主移動行為等方面，由淺入深地介紹了利用Webots軟件設計運動機構、控制自主行為的實現方法，涵蓋了熟練應用Webots軟件進行移動機器人快速開發的核心內容。本書提供了豐富的示例和圖表並配以實視頻，以幫助讀者更好地理解和應用所學的內容；並為授課教師提供了所有示例的工程文檔，以方便指導學生時作為參考。除第1章外，每章還含實驗內容與要求，可配合中國大學MOOC“自主移動機器人”課程，以方便教師合理安排實驗課進度。
本書既可作為高等院校自動化、人工智能、機器人工程、計算機等相關業高年級本科生或研究生的教材，也可供相關領域的研究人員和工程技術人員參考。
目錄大綱
第1章 認識Webots 1
1.1 機器人軟件的發展 1
1.2 Webots概述 3
1.3 Webots的安裝 4
1.3.1 選擇什麼版本 4
1.3.2 系統需求與安裝步驟 5
1.3.3 註意事項 8
1.4 怎樣高效學習Webots 11
第2章 Webots基本作 12
2.1 啟動Webots 12
2.2 用戶界面 13
2.2.1 文件（File）菜單 13
2.2.2 編輯（Edit）菜單 15
2.2.3 視圖（View）菜單 15
2.2.4 （Simulation）菜單 18
2.2.5 生成（Build）菜單 19
2.2.6 圖層（Overlays）菜單 20
2.2.7 工具（Tools）菜單 20
2.2.8 向導（Wizards）菜單 21
2.2.9 幫助（Help）菜單 21
2.2.10 速度計與虛擬時間 22
2.3 3D窗體作 22
2.3.1 選擇物體 22
2.3.2 場景導航 23
2.3.3 移動物體 23
2.3.4 在物體上施加物理屬性 24
2.3.5 調整和移動圖層 24
2.4 場景樹與屬性編輯器 26
2.4.1 場景樹 26
2.4.2 字段（Field）編輯器 26
2.5 控制臺 27
2.5.1 選項菜單 27
2.5.2 多控制臺 28
2.6 選項 28
2.6.1 常規（General）選項卡 28
2.6.2 開放圖形庫（OpenGL）選項卡 29
2.6.3 網絡代理（Network Proxy）
選項卡 30
2.7 Webots軟件作實驗內容與
要求 30
第3章 牛刀小試：第一個Webots
工程 32
3.1 開發環境介紹 32
3.1.1 標準文件結構 32
3.1.2 編程語言設定 33
3.1.3 開發環境配置 34
3.2 1：e-puck機器人運動 38
3.3 2：讓e-puck運動的環境更
豐富 41
3.4 3：讓e-puck運動更靈活 48
3.5 Webots創建工程項目實驗內容與
要求 51
第4章 輪式移動機器人運動學 53
4.1 輪式移動機器人運動學概述 53
4.1.1 基本運動件 53
4.1.2 運動學建模 54
4.2 1：三輪差分移動機器人
運動學建模 58
4.3 2：三輪差分移動機器人
高級運動控制 68
4.4 運動學實驗內容與要求 70
第5章 地圖創建（Mapping） 71
5.1 地圖創建概述 71
5.2 二維柵格地圖的創建方法 72
5.3 征地圖的創建方法 75
5.4 1：創建二維柵格地圖 79
5.5 2：創建線段征地圖 88
5.6 地圖創建實驗內容與要求 91
第6章 路徑規劃 93
6.1 路徑規劃概述 93
6.1.1 位形空間 94
6.1.2 空間完備性劃分 95
6.2 路徑規劃算法 96
6.2.1 Dijkstra算法 96
6.2.2 A*算法 99
6.2.3 人工勢場法 101
6.3 1：利用Dijkstra算法實施
路徑規劃 102
6.4 2：利用A*算法實施路徑
規劃 111
6.5 3：利用人工勢場法實施
路徑規劃 116
6.6 路徑規劃實驗內容與要求 121
第7章 避障規劃 123
7.1 避障規劃概述 123
7.2 避障規劃算法 123
7.2.1 Bug算法 124
7.2.2 向量勢直方圖（VFH）算法 128
7.2.3 動態窗口算法（DWA） 132
7.3 1：利用Bug算法實施避障
規劃 135
7.4 2：利用VFH算法實施避障
規劃 144
7.5 3：利用DWA實施避障
規劃 149
7.6 避障規劃實驗內容與要求 157
第8章 軌跡規劃 158
8.1 軌跡規劃概述 158
8.2 反饋控制法 159
8.3 ：利用反饋控制法實施軌跡
規劃 162
8.4 軌跡規劃實驗內容與要求 167
第9章 機器人定位（Localization） 169
9.1 機器人定位概述 169
9.2 航位推算法（裏程計模型） 170
9.3 基於概率的定位框架 171
9.4 1：航位推算法（裏程計
模型）實現定位 176
9.5 2：擴展卡爾曼濾波定位
（EKF定位） 181
9.6 機器人定位實驗內容與要求 182
第10章 同時定位與地圖構建
（SLAM） 184
10.1 SLAM概述 184
10.2 EKF-SLAM算法 186
10.3 ：實現EKF-SLAM
過程 190
10.4 機器人定位實驗內容與要求 190
附錄 Webots常用網絡資源 192
參考文獻 193
