自主移动机器人导论

自主移动机器人导论中文版PDF，ROS开发可以参考相应章节内容提要任何成功的机器人的设计涉及到运动学、信号分析、信息论、人工智能和概率论等多个不同学科的綜合。为此,本书提出了在一系列交互模块中,使移动性成为可能的技术和制作工艺随着各章内容的深人,覆盖了移动机器人学的各个方面,包括硬件设计、轮子设计、运动学分析传感器、感知、定位、作图,以及机器人控制体系结构。本书把移动机器人的所有方面集合成个整体,既适合作为我国各高等院校自动化、机器人学等专业的研究生教材,也可提供其他相关专业的科技人员参考Roland Siegwart and Illah R NourbakhshIntroduction to Autonomous Mobile robotsISBN:0-262-19502-XCopyright@2004 by Massachusetts Institute of TechnologyOriginal language published by Massachusetts Institute of Technology. All rights reserved. Nopart of this book may be reproduced in any form by any electronic or mechanical means ( includingphotocopying, recording, or information storage and retrieval) without permission in writingfrom the publisher.Simplified Chinese translation edition jointly published by Massachusetts Institute of TechnologyXi an Jiaotong University Press.本书中文简体宁翻译版由美国MIT出版社授权西安交通大学出版社出版发行。未经出版者预先书而许可,不得以任何方式复制和抄袭本书的任何部分。陕西省版权局著作权合同登记号:25-2005-069号图书在版编目(CIP)数据自主移动机器人导论/(美)西格沃特( Siegwart,R.),(美)诺巴克什( Nourbakhsh,1.R.)著:李人厚译.一西安:西安交通大学出版社,206.8书名原文: Introduction to Autonomous Mobile robotsISBN7-5605-216l-4「.自.Ⅱ.①西.②诺.③李.Ⅲ.移动式机器人-简介Ⅳ.TP242中国版本图书馆CIP数据核字(2006)第097231号书名自主移动机器人导论著者〔美]R·西格沃特I·R·诺巴克什译者李人厚出版发行西安交通大学出版社地址西安市兴庆南路25号(邮编:710049)电话(029)826835782667874〔发行部)(029)8266831582669096(总编办)电子邮件x]supress四163.com印刷陕酉宝石兰印务有限责任公司宇数266千字开本727mm×960mm1/16印张21印次2006年9月第1版2006年9月第1次印刷印数0001~3000书号ISBN7-5605-2161-4/TP·432定价37.00元版权所有侵权必究序言移动机器人学是一个年轻的领域。它的基础包括了许多工程和科学学科,从机械、电气和电子工程到计算机、认知和社会科学。这些主要领域,各有它们介绍性的教科书部分,用以激励和鼓舞新的学生,为他们以后的高级课程和研究做准备。著述本书的目的是给移动机器人学提供预备性的指导。本书对移动机器人学的基础进行了介绍,其范围包括构成本领域的机械、电机、传感器、感知和认知等各个方面。我们知道,专题学术讨论会的论文集和期刊发表的论文,可以向新学生提供移动机器人学所有方面的技术发展水平的简单印象。但在这里,我们的目的是提供基础知识—该领域的正式介绍。正当技术发展的前沿因所有移动机器人学的分支学科迅速进步而向前推进的时候,书中的形式描述和分析,会证明是有用的。我们希望,本书能向机器人学本科和研究生,提供他们整个职业生涯中,评估甚至评审移动机器人的方案和产品所需要的基础知识和分析工具。总体而言,本教科书作为概论性的移动机器人学的课本,既适合于本科生,又适合于研究生。个别章节,如感知或运动学,可以作为有关机器人学的特殊子领域中更专门的课程的综述。本书的起源横跨大西洋。作者在美国斯坦福大学、瑞士联邦理工大学(苏黎世)、美国卡内基梅隆大学和瑞士联合工业大学(洛桑)为本科生和研究生教授过移动机器人学课程。它们的课程资料和讲义的组合形成了本书最初的版本。我们已综合了各自的笔记,提出了总的架构,并且在此教材决定出版之前又试教了两年。本书组织的纵览和各章概要请参阅1.2节最后,对教师和学生而言,我们希望,对机器人学众多的发展,本书证实是一个具有富有成果的起始点,那就是对我们莫大的奖励了。目录序言第1章引言1.1引言………………………………(41.2本书综述………11)第2章运动2.1引言…………………………………………(13)2.1.1运动的关键问题(17)2.2腿式移动机器人………(18)2.2.1腿的构造与稳定性……………·南■■■国■■■漏■■国■■■国■量■重国国■晶国會鲁18)2.2.2腿式机器人运动的例子:(21)2.3轮式移动机器人……………:1(31)2.3.1轮子运动:设计空间…………………重重■曹曾曹重重1…(31)2.3.2轮子运动:实例研究…………………………………………(39)第3章移动机器人运动学3.1引言……………………(473.2运动学模型和约束…………………………………………………(48)3.2.1表示机器人的位置………(49)3.2.2前向运动学模型51)3.2.3轮子运动学约束…54)3.2.4机器人运动学约束………………………………………………(61)3.2.5举例:机器人运动学模型和约束导·,鲁中(63)3.3移动机器人的机动性……(67)3.3.1活动性的程度(673.3.2可操纵度………………4472)3.3.3机器人的机动性……包t++中博(73)3.4移动机器人工作空间……………………*……………………………(75)3.4.1自由度……………………………………………………………(75)3.4.2完整机器人………………(76)3.4.3路径和轨迹的考虑………………………………………………………(78)3.5基本运动学之外……………(82)3.6运动控制t:4日日4丰44日日.:::日丰t::目日日和书丰(82)3.6.1开环控制………………(683)3.6.2反馈控制……(84)第4章感知4.1移动机器人的传感器………………………………………………〔91)4.1.1传感器分类………………(91)4.1.2表征传感器的特性指标…………………*…………………………(93)4.1.3轮子/电机传感器……(100)4.1.4导向传感器…………………………………………………(101)41.5基于地面的信标(104)4.1.6有源测距国■■■■■■■■L■1画■■■■晶■翻福国国■■■■■集国国屏国漏画■■■(107)4.1.7运动/速度传感器……■■「■■■■■鲁曹面国「■■里重南(119)4.1.8基于视觉的传感器…………………………………………………(120)4.2表示不确定性……………………(149)4.2.1统计的表示………………………………………………(149)4.2.2误差传播:对不确定的测量进行组合4和‘和+日日日和中444d·(153)4.3特征提取…………4155)4.3.1基于距离数据的特征提取(激光、超声和基于视觉测距)………(158)4.3.2基于可视表象的特征提取…………………………………(166)第5章移动机器人的定位5.1引言…………………………………………………………(185)5.2定位的挑战:噪声和混叠…………………(186)5.2.1传感器噪声…………………………………………………(187)5.2.2传感器混叠l「■■(188)5.2.3执行器噪声……………………………………(189)25.2.4里程表位置估计的误差模型……………(191)5.3定位或不定位:基于定位的导航与编程求解的对比………(196)5.4信任度的表示………………………(199)54.1单假设信任度…199)5.4.2多假设信任度202)5.5地图表示方法205)5.5.1连续的表示方法………………05)5.5.2分解策略……(2085.5.3发展水平:地图表示方法的最新挑战…………………(215)5.6基于概率地图的定位+………………(218)5.6.1引言……………………………………………………………(218)5.6.2马尔可夫定位………………(221)5.6.3卡尔曼滤波器定位……(235)5.7定位系统的其他例子……………………251)5.7.1基于路标的导航(252)5.7.2全局唯一定位…………1(253)5.7.3定位信标系统……………(255)5.7.4基于路由的定位………………………………………………(257)5.8自主地图的构建(257)5.8.1随机构图的技术………………………………………………(258)5.8.2其他的构图技术………………………(261)第6章规划与导航6.1引言…………………………………………………………(265)6.2导航能力:规划和反应…………(266)6.2.1路径规划(268)6.2.2避障…………(081)6.3导航的体系结构(300)6.3.1代码重用与共享的模块性…………………:1(300)6.3.2控制定位…………………………………………………(301)6.3.3分解技术……………………………………………………(302)6.3.4实例研究:分层机器人结构…………………:(308)參考文献移动机器人的范围覆盖着从火星探索器上的遥控旅居者到巴黎超市的清洁机器人。本书向学生和其他有兴趣的读者提供移动性技术的概述。移动性就是容许移动机器人穿越现实环境而进行运动并完成其任务一包括运动、传感、定位和运动规划的一种机制。本书讨论了移动机器人学的各个方面,包括硬件设计、轮子设计、运动学分析、传感器和感知、定位、作图以及机器人控制体系结构。任何成功的机器人的设计涉及到多个不同学科的综合,这些学科有:运动学、信号分析、信息论、人工智能和概率论。为此,本书提出了在一系列交互模块中,使移动性成为可能的技术和制作工艺。随着本书细节从低级到高级的发展各章覆盖了移动性的不同方面。前两章揭示了低级的运动能力,检验机器人的轮子和腿以及运动学的原理。接着,深入观察感知包括许多“现货供应”的传感器和传感数据互操作的分析。最后两章考虑了定位和认知的较高水平的挑战性问题,讨论了成功的定位策略、自动作图和导航能力。本书把移动机器人的所有方面集合成一个整体可以用作课程的教科书,或者为该领域的初学者提供使用的工具。作者简介:R·西格沃特,瑞士洛桑联邦理工大学教授,自主系统实验室主任·R·诺巴克什,卡内基梅隆大学计算机学院机器人学研究所副教授。“该书易于阅读,组织合理。它将机器人的功能结构作为全书的纲要,然后在章节里阐逑各个组成部分,这种呈述的方法具有突出的优点。我认为,作者已经实现了他们的目标,不论是初学者还是高年级学生,都会从书中获得如何能给机器人赋予移动性的清晰概念。”R·查梯拉,法国科学研究中心系统结构和分析实验室主任Raji Chatila, LAAS-CNRS, France)策划编辑/赵丽平责任编辑/鲍媛封面设计/阎亮版式设计/程文卫ISBN7-5605-2161-4ISBN75605-21614/TP·4329787560521619定价:37.00元