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