機(jī)器人學(xué)經(jīng)典教程

目錄
第1章　機(jī)器人學(xué)的定義　1
第2章　機(jī)器人簡(jiǎn)史　5
2．1　控制理論　5
2．2　控制論　5
2．2．1　“機(jī)械龜”　6
2．2．2　Braitenberg的“車型機(jī)器人”　8
2．3　人工智能　9
第3章　機(jī)器人的組成部分　15
3．1　具身化　16
3．2　感知　16
3．3　行動(dòng)　18
3．4　腦力和體力　19
3．5　自主　20
第4章　效應(yīng)器和執(zhí)行器　23
4．1　主動(dòng)驅(qū)動(dòng)與被動(dòng)驅(qū)動(dòng)　23
4．2　執(zhí)行器的類型　24
4．3　電機(jī)　25
4．3．1　直流電機(jī)　25
4．3．2　齒輪裝置　26
4．3．3　伺服電機(jī)　28
4．4　自由度　29
第5章　運(yùn)動(dòng)　35
5．1　穩(wěn)定性　35
5．1．1　靜態(tài)穩(wěn)定性　37
5．1．2　動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性　37
5．2　運(yùn)動(dòng)步態(tài)　38
5．2．1　步態(tài)　38
5．2．2　三角步態(tài)和交替三角步態(tài)　39
5．2．2　疊波步態(tài)　39
5．3　輪子和轉(zhuǎn)向裝置　40
5．3．1　完整性　41
5．3．2　差動(dòng)驅(qū)動(dòng)　41
5．4　停留在途中vs到達(dá)目的地　41
第6章　操作　45
6．1　末端效應(yīng)器　45
6．2　遙操作　46
6．3　為什么操作是很困難的　47
第7章　傳感器　53
7．1　處理層次　56
第8章　簡(jiǎn)單的傳感器　63
8．1　主動(dòng)型傳感器與被動(dòng)型傳感器　63
8．2　開(kāi)關(guān)　63
8．3　光學(xué)傳感器　65
8．3．1　偏振光　66
8．3．2　反射式光傳感器　67
8．3．3　反射光傳感器　68
8．3．4　紅外線　69
8．3．5　光的調(diào)制解調(diào)技術(shù)　70
8．3．6　光束中斷傳感器　70
8．3．7　轉(zhuǎn)軸編碼器　70
8．4　電阻位置傳感器　73
第9章　復(fù)雜的傳感器　75
9．1　超聲波或聲納探測(cè)　75
9．1．1　聲納以前都做了什么？聲納還能用在什么地方　77
9．1．2　鏡面反射　78
9．2　激光傳感　80
9．3　視覺(jué)感知　82
9．3．1　攝像機(jī)　83
9．3．2　邊緣檢測(cè)　84
9．3．3　基于模型的視覺(jué)　86
9．3．4　運(yùn)動(dòng)視覺(jué)　87
9．3．5　立體視覺(jué)　87
9．3．6　紋理、陰影、輪廓　88
9．3．7　生物視覺(jué)　89
9．3．8　機(jī)器人視覺(jué)　89
第10章　反饋控制　93
10．1　反饋控制或閉環(huán)控制　93
10．2　誤差的諸多層面　94
10．3　一個(gè)反饋控制機(jī)器人的例子　95
10．4　反饋控制的類型　97
10．4．1　比例控制　97
10．4．2　微分控制　98
10．4．3　積分控制　98
10．4．4　PD和PID控制　99
10．5　前饋或開(kāi)環(huán)控制　100
第11章　控制架構(gòu)　103
11．1　誰(shuí)需要控制架構(gòu)　103
11．2　機(jī)器人的編程語(yǔ)言　105
11．3　架構(gòu)是什么　106
11．3．1　時(shí)間　107
11．3．2　模塊化　107
11．3．3　表示　108
第12章　表示　109
12．1　制作地圖的多種方法　109
12．2　機(jī)器人能表示什么　111
12．3　表示的開(kāi)銷　111
第13章　審慎控制　113
13．1　規(guī)劃的概念　113
13．2　規(guī)劃成本　115
第14章　反應(yīng)控制　119
14．1　行動(dòng)選擇　123
14．2　包容式體系結(jié)構(gòu)　124
14．3　如何確定行為的順序　126
第15章　混合控制　131
15．1　處理世界/地圖/任務(wù)的變化　133
15．2　計(jì)劃以及重新計(jì)劃　133
15．3　避免重新計(jì)劃　133
15．4　在線以及離線規(guī)劃　134
第16章　基于行為的控制　137
16．1　分布式表征　140
16．2　一個(gè)例子：分布式地圖構(gòu)建　141
16．2．1　機(jī)器人托托（Toto）　141
16．2．2　托托的導(dǎo)航　141
16．2．3　托托的地標(biāo)檢測(cè)　142
16．2．4　托托的地圖構(gòu)建行為　143
16．2．5　托托行為地圖中的路徑規(guī)劃　145
16．2．6　托托地圖的后續(xù)工作　146
第17章　行為協(xié)調(diào)　151
17．1　行為仲裁：做出選擇　151
17．2　行為融合：概括　152
第18章　突現(xiàn)行為　157
18．1　一個(gè)例子：突現(xiàn)的沿墻移動(dòng)　157
18．2　整體大于各部分的總和　158
18．3　突現(xiàn)的組件　158
18．4　期待意想不到的事情　159
18．5　對(duì)驚喜的預(yù)測(cè)　159
18．6　好的與壞的突現(xiàn)行為　160
18．7　體系結(jié)構(gòu)以及突現(xiàn)　161
第19章　導(dǎo)航　163
19．1　定位　164
19．2　搜索以及路徑規(guī)劃　166
19．3　定位與地圖構(gòu)建　167
19．4　覆蓋　168
第20章　群機(jī)器人　171
20．1　團(tuán)隊(duì)合作的益處　172
20．2　團(tuán)隊(duì)合作的挑戰(zhàn)　173
20．3　群體與團(tuán)隊(duì)類型　174
20．4　通信　176
20．5　讓一個(gè)團(tuán)隊(duì)同場(chǎng)競(jìng)技　180
20．5．1　我是領(lǐng)導(dǎo)：集中控制　181
20．5．2　團(tuán)隊(duì)一起完成任務(wù)：分布控制　181
20．6　多機(jī)器人控制的架構(gòu)　182
第21章　更上一層樓：學(xué)習(xí)　185
21．1　強(qiáng)化學(xué)習(xí)　186
21．1．1　探索　186
21．1．2　探索vs利用　186
21．1．3　控制策略　187
21．2　監(jiān)督式學(xué)習(xí)　189
21．3　模仿學(xué)習(xí)/示范學(xué)習(xí)　190
21．3．1　人機(jī)交互　190
21．3．2　感受任務(wù)　192
21．4　學(xué)會(huì)與遺忘　193
21．4．1　遺忘　193
21．4．2　終身學(xué)習(xí)　194

第22章　機(jī)器人的未來(lái)　195
22．1　空間機(jī)器人　197
22．2　外科手術(shù)機(jī)器人　198
22．2．1　觸覺(jué)學(xué)　198
22．2．2　納米機(jī)器人　199
22．3　自重構(gòu)機(jī)器人　199
22．4　人形機(jī)器人　200
22．5　社交機(jī)器人以及人機(jī)交互　200
22．6　服務(wù)機(jī)器人、行為輔助機(jī)器人以及康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人　201
22．6．1　服務(wù)機(jī)器人　201
22．6．2　行為輔助機(jī)器人　201
22．6．3　康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人　202
22．6．4　社會(huì)輔助機(jī)器人　202
22．7　教育機(jī)器人　203
22．7．1　STEM課題　204
22．7．2　教育機(jī)器人　205
22．8　倫理意蘊(yùn)　205