嵌入式机器人学 基于嵌入式系统的移动机器人设计与应用PDF电子书下载

第Ⅰ部分：嵌入式系统 4

第1章 机器人与控制器 4

1.1移动机器人 4

1.2嵌入式控制器 6

1.3接口 9

1.4操作系统 11

1.5参考文献 14

第2章 中央处理器 16

2.1逻辑门 16

2.2功能单元 20

2.3寄存器和存储器 24

2.4 Retro 26

2.5算术逻辑单元 28

2.6控制单元 30

2.7中央处理单元 30

2.8参考文献 40

第3章 传感器 41

3.1传感器分类 41

3.2二值传感器 43

3.3模拟与数字信号传感器 43

3.4轴编码器 44

3.5 A/D转换器 45

3.6位置敏感传感器 46

3.7电子罗盘 48

3.8陀螺仪、加速度传感器、倾角传感器 49

3.9数字摄像机 52

3.10参考文献 59

第4章 执行器 61

4.1直流电机 61

4.2 H桥 64

4.3脉宽调制 65

4.4步进电机 67

4.5伺服器 67

4.6参考文献 68

第5章 控制 69

5.1开关控制 69

5.2 PID控制 74

5.3转速控制和位置控制 79

5.4多电机直线行驶 80

5.5 νω接口 82

5.6参考文献 84

第6章 多任务处理 85

6.1协作式多任务处理 85

6.2抢占式多任务处理 87

6.3同步 88

6.4调度 92

6.5中断和定时器激活的任务 94

6.6参考文献 96

第7章 无线通信 97

7.1通信模型 97

7.2消息 99

7.3容错自配置 100

7.4用户接口和远程控制 102

7.5应用程序范例 104

7.6参考文献 105

第Ⅱ部分：移动机器人设计 109

第8章 行驶机器人 109

8.1单轮驱动 109

8.2差速驱动 110

8.3履带机器人 113

8.4同步传动 114

8.5阿克曼转向 115

8.6行驶运动学 117

8.7参考文献 121

第9章 全向机器人 122

9.1 Mecanum轮 122

9.2全向行驶 124

9.3运动学 125

9.4全向机器人设计 126

9.5行驶程序 127

9.6参考文献 129

第10章 平衡机器人 130

10.1仿真 130

10.2倒立摆机器人 131

10.3二级倒立摆 134

10.4参考文献 135

第11章 步行机器人 137

11.1六足机器人的设计 137

11.2双足机器人设计 139

11.3行走机器人的传感器 143

11.4静态平衡 144

11.5动态平衡 146

11.6参考文献 151

第12章 自动驾驶飞机 153

12.1应用 153

12.2控制系统和传感器 154

12.3飞行程序 156

12.4参考文献 159

第13章 自主水上和水下机器人 160

13.1应用 160

13.2动力学模型 161

13.3 AUV设计实例Mako 162

13.4 AUV设计实例USAL 165

13.5参考文献 167

第14章 机器人手臂 169

14.1齐次坐标 169

14.2运动学 170

14.3仿真和编程 173

14.4参考文献 174

第15章 仿真系统 175

15.1移动机器人仿真 175

15.2 EyeSim仿真系统 176

15.3多机器人仿真 180

15.4 EyeSim应用 181

15.5 EyeSim环境和参数文件 182

15.6 SubSim仿真系统 186

15.7执行器和传感器模型 187

15.8 SubSim应用 189

15.9 SubSim环境和参数文件 191

15.10参考文献 193

第Ⅲ部分：移动机器人应用 198

第16章 定位与导航 198

16.1定位 198

16.2概率定位 202

16.3坐标系 205

16.4环境表示 206

16.5可视图 208

16.6维诺图 209

16.7势场法 212

16.8漫游观看位算法 213

16.9 BUG算法系列 214

16.10迪杰斯特拉算法 217

16.11 A*算法 220

16.12参考文献 221

第17章 迷宫探索 223

17.1微型鼠竞赛 223

17.2迷宫探索算法 225

17.3仿真与真实的迷宫程序 231

17.4参考文献 232

第18章 地图生成 233

18.1地图生成算法 233

18.2数据表示 235

18.3边界跟踪算法 236

18.4算法执行 236

18.5仿真实验 238

18.6机器人实验 239

18.7结果 241

18.8参考文献 242

第19章 实时图像处理 244

19.1摄像机接口 244

19.2自动亮度 245

19.3边缘检测 246

19.4运动检测 248

19.5颜色空间 249

19.6彩色物体检测 250

19.7图像分割 254

19.8图像坐标与全局坐标 256

19.9参考文献 258

第20章 机器人足球 260

20.1机器人足球世界杯（RoboCup）和国际机器人足球联赛（FIRA） 260

20.2队形结构 262

20.3机械和执行器 263

20.4感知 263

20.5图像处理 265

20.6轨迹规划 266

20.7参考文献 271

第21章 神经网络 272

21.1神经网络原理 272

21.2前馈网络 273

21.3反向传播 277

21.4神经网络的例子 280

21.5神经网络控制器 282

21.6参考文献 283

第22章 遗传算法 284

22.1遗传算法原理 284

22.2遗传算子 286

22.3机器人控制中的应用 287

22.4进化的例子 289

22.5遗传算法的实现 291

22.6星人机器人 295

22.7参考文献 297

第23章 遗传编程 299

23.1概念与应用 299

23.2 Lisp语言 300

23.3遗传算子 304

23.4进化 305

23.5追踪问题 306

23.6追踪行为的进化 309

23.7参考文献 312

第24章 基于行为的系统 314

24.1软件结构 314

24.2基于行为机器人学 315

24.3基于行为的应用 317

24.4行为框架 318

24.5自适应控制器 320

24.6循迹问题 323

24.7神经网络控制器 324

24.8实验 325

24.9参考文献 327

第25章 步态的进化 329

25.1样条 329

25.2控制算法 330

25.3反馈融合 331

25.4控制器进化 332

25.5控制器评价 334

25.6进化的步态 334

25.7参考文献 336

第26章 汽车自主驾驶系统 338

26.1自主驾驶汽车 338

26.2汽车的自主驾驶改装 341

26.3用于辅助驾驶系统的计算机视觉 342

26.4图像处理框架 343

26.5行车道检测 344

26.6车辆识别与跟踪 349

26.7自动泊车 352

26.8参考文献 354

第27章 展望 361

附录 361

附录A编程工具 361

A.1系统安装 361

A.2 C与C+++编译器 362

A.3汇编器 364

A.4调试 365

A.5下载与上传 367

A.6参考文献 368

附录B RoBIOS操作系统 369

B.1监控程序 369

B.2系统函数和设备驱动库 373

B.3硬件描述表 375

B.4启动过程 378

B.5 RoBIOS库函数 379

附录C硬件描述表 417

C.1 HDT概述 417

C.2电池项 419

C.3碰撞感应器项 419

C.4罗盘项 420

C.5信息项 421

C.6红外传感器项 422

C.7红外电视遥控项 423

C.8锁存器项 424

C.9电机项 425

C.10位置敏感设备（PSD）项 427

C.11正交编码器项 428

C.12遥控项 429

C.13伺服器项 430

C.14开机画面项 432

C.15开机音乐项 432

C.16 VW驱动项 432

C.17等待状态项 433

附录D硬件说明 434

附录E实验 439

Lab 1控制器 439

Lab 2简单的行驶 441

Lab 3仅用红外传感器行驶 441

Lab 4使用摄像机 442

Lab 5运动控制 442

Lab 6沿墙导航 443

Lab 7迷宫导航 443

Lab 8导航 443

Lab 9视觉 445

Lab 10物体检测 445

Lab 11机器人群组 446

附录F答案 448

Lab 1控制器 448

Lab 2简单的行驶 450

索引 452