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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

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