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引言1

第3篇 传感与感知8

第19章 力和触觉传感器8

19.1 传感器类型9

19.2 触觉信息处理15

19.3 集成的需求20

19.4 总结和展望20

参考文献21

第20章 惯性传感器、全球定位系统和里程仪26

20.1 里程仪26

20.2 陀螺仪系统27

20.3 加速度仪31

20.4 惯性传感器套装31

20.5 全球定位系统32

20.6 全球定位系统和惯导的集成36

20.7 扩展阅读36

20.8 市场上的现有硬件36

参考文献37

第21章 声呐感测38

21.1 声呐原理38

21.2 声呐波束图40

21.3 声速42

21.4 波形42

21.5 换能器技术43

21.6 反射物体模型44

21.7 伪影45

21.8 TOF测距45

21.9 回声波形编码48

21.10 回声波形处理50

21.11 CTFM声呐51

21.12 多脉冲声呐53

21.13 声呐环54

21.14 运动影响55

21.15 仿生声呐57

21.16 总结58

参考文献58

第22章 距离传感器61

22.1 距离传感的基础知识61

22.2 距离配准69

22.3 导航与地形分类75

22.4 结论与扩展阅读77

参考文献78

第23章 三维视觉及识别81

23.1 三维视觉和基于视觉的实时定位与地图重建82

23.2 识别87

23.3 结论及扩展阅读93

参考文献93

第24章 视觉伺服与视觉跟踪97

24.1 视觉伺服的基本要素97

24.2 基于图像的视觉伺服98

24.3 基于位置的视觉伺服105

24.4 先进方法106

24.5 性能优化与规划108

24.6 3-D参数估计110

24.7 目标跟踪110

24.8 关节空间控制的Eye- in- Hand和Eye- to- Hand系统111

24.9 结论112

参考文献112

第25章 多传感器数据融合115

25.1 多传感器数据融合方法115

25.2 多传感器融合架构126

25.3 应用130

25.4 结论133

参考文献134

第4篇 操作与接口139

第26章 面向操作任务的运动139

26.1 概述139

26.2 任务级控制141

26.3 操作规划144

26.4 装配运动149

26.5 集成反馈控制和规划153

26.6 结论与扩展阅读156

参考文献157

第27章 接触环境的建模与作业163

27.1 概述163

27.2 刚体接触运动学164

27.3 力和摩擦力167

27.4 考虑摩擦时的刚体力学169

27.5 推操作172

27.6 接触面及其建模173

27.7 摩擦限定面174

27.8 抓取和夹持器设计中的接触问题177

27.9 结论与扩展阅读178

参考文献179

第28章 抓取182

28.1 背景182

28.2 模型与定义182

28.3 可控制的转动和扭转187

28.4 约束分析190

28.5 范例195

28.6 结论与扩展阅读203

参考文献204

第29章 合作机械手207

29.1 发展历史概述207

29.2 运动学和静力学208

29.3 协同工作空间211

29.4 动力学及负载分配212

29.5 工作空间分析214

29.6 控制214

29.7 结论与扩展阅读217

参考文献217

第30章 触觉学220

30.1 概述220

30.2 触觉装置设计224

30.3 触觉再现226

30.4 触觉界面的控制和稳定228

30.5 触觉显示229

30.6 结论与展望232

参考文献233

第31章 遥操作机器人237

31.1 综述237

31.2 遥操作机器人系统及其应用238

31.3 控制结构241

31.4 双向控制和力反馈控制245

31.5 结论248

参考文献248

第32章 网络遥操作机器人251

32.1 综述与背景251

32.2 简要回顾252

32.3 通信与网络253

32.4 结论与展望259

参考文献260

第33章 人体机能增强型外骨骼262

33.1 外骨骼系统简述262

33.2 上肢外骨骼264

33.3 智能辅助装置265

33.4 用于上肢外骨骼增强的控制结构266

33.5 智能辅助装置的应用267

33.6 下肢外骨骼268

33.7 外骨骼的控制策略269

33.8 下肢外骨骼设计中的要点272

33.9 现场就绪的外骨骼系统276

33.10 结论与扩展阅读277

参考文献277

第5篇 移动式和分布式机器人技术283

第34章 轮式机器人运动控制283

34.1 背景283

34.2 控制模型285

34.3 面向完整性系统的控制方法的适应性287

34.4 非完整系统的特定方法289

34.5 补充材料和参考文献指南303

参考文献304

第35章 运动规划和避障307

35.1 非完整移动机器人：运动规划满足控制理论308

35.2 运动学约束与可控性308

35.3 运动规划和小规模控制309

35.4 局部转向函数与小规模的控制性310

35.5 机器人和拖车313

35.6 近似方法314

35.7 从路径规划到避障315

35.8 避障定义315

35.9 避障技术316

35.10 避障中机器人的外形特征、运动学和动力学321

35.11 整合规划—反应322

35.12 结论、未来发展方向与扩展阅读324

参考文献325

第36章 环境建模327

36.1 历史性回顾327

36.2 室内和结构化环境的建模328

36.3 自然环境和地形建模332

36.4 动态环境338

36.5 结论与扩展阅读339

参考文献339

第37章 同时定位与建图342

37.1 概述342

37.2 SLAM：问题定义343

37.3 三种主要的SLAM方法345

37.4 结论和未来的挑战353

37.5 扩展阅读建议354

参考文献354

第38章 基于行为的系统358

38.1 机器人控制方法358

38.2 基于行为的系统的基本原理360

38.3 基础行为362

38.4 基于行为系统中的表示法362

38.5 基于行为系统中的学习363

38.6 后续工作366

38.7 结论与扩展阅读369

参考文献369

第39章 分布式和单元式机器人373

39.1 运动模块化373

39.2 机器人操纵的模块化376

39.3 几何重组型机器人系统的模块化377

39.4 鲁棒性模块化378

39.5 结论与扩展阅读379

参考文献379

第40章 多机器人系统381

40.1 背景381

40.2 多机器人系统的体系结构382

40.3 通信384

40.4 群体机器人385

40.5 不均匀系统386

40.6 任务分配388

40.7 学习389

40.8 应用390

40.9 结论与扩展阅读392

参考文献392

第41章 网络机器人398

41.1 概述398

41.2 技术发展水平和潜力400

41.3 研究面临的挑战402

41.4 控制403

41.5 控制通信403

41.6 感知通信404

41.7 感知控制405

41.8 通信控制406

41.9 结论与扩展阅读407

参考文献407