智能机器人开发与实践
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浙江嘉兴
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作者段峰
出版社机械工业
ISBN9787111679974
出版时间2021-05
装帧平装
开本其他
定价69元
货号31149462
上书时间2024-10-13
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前言
目录
前言<br/>第一部分 基础知识<br/>第1章 机器人概述 2<br/>1.1 机器人的定义和分类 2<br/>1.1.1 机器人的定义 2<br/>1.1.2 服务机器人的分类 3<br/>1.2 现代机器人的发展历程 3<br/>1.2.1 现代机器人研究初期 3<br/>1.2.2 20世纪70年代 4<br/>1.2.3 20世纪80年代 5<br/>1.2.4 20世纪90年代 7<br/>1.2.5 21世纪 9<br/>1.3 机器人的组成 15<br/>1.3.1 机器人的执行机构 15<br/>1.3.2 驱动装置 16<br/>1.3.3 传感装置 16<br/>1.3.4 控制系统 16<br/>1.3.5 智能系统 16<br/>1.3.6 智能人机接口系统 17<br/>1.4 机器人的关键技术 17<br/>1.4.1 自主移动技术 17<br/>1.4.2 感知技术 18<br/>1.4.3 智能决策和控制技术 18<br/>1.4.4 通信技术 18<br/>1.5 机器人的发展趋势 18<br/>1.5.1 人机交互层次化、人性化 18<br/>1.5.2 与环境的交互智能化 19<br/>1.5.3 资源利用网络化 19<br/>1.5.4 设计与生产标准化、模块化、体系化 19<br/>习题 19<br/>参考文献 19<br/>第2章 ROS入门 22<br/>2.1 ROS简介 22<br/>2.1.1 为什么使用ROS 22<br/>2.1.2 什么是ROS 23<br/>2.1.3 ROS与计算机操作系统的区别 23<br/>2.1.4 ROS的主要特点 24<br/>2.2 ROS的安装与卸载 25<br/>2.2.1 ROS的版本 25<br/>2.2.2 安装、配置ROS Indigo 25<br/>2.2.3 安装、配置ROS Melodic 28<br/>2.2.4 卸载ROS 29<br/>2.3 进一步学习的资源 29<br/>习题 30<br/>参考文献 30<br/>第3章 ROS框架和使用基础 31<br/>3.1 ROS框架 31<br/>3.1.1 文件系统级 31<br/>3.1.2 计算图级 32<br/>3.1.3 社区级 33<br/>3.2 ROS使用基础 34<br/>3.2.1 catkin概述 34<br/>3.2.2 工作空间及其创建方法 34<br/>3.2.3 创建ROS工程包 37<br/>3.2.4 编译ROS工程包 37<br/>3.2.5 创建ROS节点 37<br/>3.2.6 编译运行ROS节点 38<br/>3.2.7 roslaunch的使用 39<br/>3.2.8 创建ROS消息和服务 41<br/>3.2.9 编写简单的消息发布器和订阅器（C++语言实现） 44<br/>3.2.10 编写简单的消息发布器和订阅器（Python语言实现） 47<br/>3.2.11 测试消息发布器和订阅器 48<br/>3.2.12 编写简单的Server和Client（C++语言实现） 49<br/>3.2.13 编写简单的Server和Client（Python语言实现） 51<br/>3.2.14 测试简单的Server和Client 53<br/>习题 54<br/>参考文献 54<br/>第4章 ROS的调试 55<br/>4.1 ROS调试的常用命令 55<br/>4.2 ROS调试的常用工具 56<br/>4.2.1 使用rqt_console在运行时修改调试级别 57<br/>4.2.2 使用roswtf检测配置中的潜在问题 59<br/>4.2.3 使用rqt_graph显示节点状态图 59<br/>4.2.4 使用rqt_plot绘制标量数据图 60<br/>4.2.5 使用image_view显示二维图像 61<br/>4.2.6 使用rqt_rviz（rviz）实现3D数据可视化 63<br/>4.2.7 使用rosbag和rqt_bag记录与回放数据 64<br/>4.2.8 rqt插件与rx应用 65<br/>4.3 ROS基本命令总结 66<br/>4.3.1 创建 ROS 工作空间 66<br/>4.3.2 Package的相关操作 66<br/>4.3.3 节点的相关操作 67<br/>4.3.4 话题的相关操作 67<br/>4.3.5 服务的相关操作 68<br/>4.3.6 rosparam的相关操作 69<br/>4.3.7 bag的相关操作 69<br/>4.3.8 rosmsg的相关操作 70<br/>4.3.9 rossrv的相关操作 70<br/>4.3.10 ROS的其他命令 71<br/>习题 71<br/>第二部分 机器人核心功能的实现<br/>第5章 机器人的安装与初步使用 75<br/>5.1 Turtlebot机器人简介 75<br/>5.2 Turtlebot机器人硬件的组成与配置 76<br/>5.3 Turtlebot机器人软件的安装与测试 77<br/>5.3.1 从源码安装 77<br/>5.3.2 deb安装方式 78<br/>5.3.3 按照Kobuki基座进行配置 79<br/>5.4 启动Turtlebot 80<br/>5.5 通过键盘手动控制Turtlebot 81<br/>5.6 通过脚本控制Turtlebot 81<br/>5.7 监控Kobuki的电池状态 82<br/>5.8 Turtlebot机器人的扩展 83<br/>习题 85<br/>参考文献 85<br/>第6章 机器人视觉功能的实现 86<br/>6.1 视觉传感器 86<br/>6.1.1 Kinect视觉传感器 86<br/>6.1.2 Primesense视觉传感器 87<br/>6.2 驱动程序的安装与测试 88<br/>6.3 同时运行两台Kinect 89<br/>6.4 同时运行Kinect与Primesense 92<br/>6.5 在ROS中使用OpenCV处理RGB图像 92<br/>6.5.1 在ROS中安装OpenCV 92<br/>6.5.2 在ROS代码中使用OpenCV 93<br/>6.5.3 理解ROS-OpenCV 转换架构 93<br/>6.5.4 ROS节点示例 96<br/>6.6 点云库及其使用 99<br/>6.6.1 点云及点云库简介 99<br/>6.6.2 PCL的数据类型 99<br/>6.6.3 发布和订阅点云消息 101<br/>6.6.4 如何在ROS中使用PCL教程 102<br/>6.6.5 PCL的一个简单应用——检测门的开关状态 108<br/>习题 109<br/>参考文献 109<br/>第7章 机器人视觉功能的实现进阶 110<br/>7.1 机器人跟随功能的实现 110<br/>7.1.1 理论基础 110<br/>7.1.2 跟随功能的运行测试 111<br/>7.2 机器人挥手识别功能的实现 114<br/>7.2.1 机器人挥手识别的实现框架及难点分析 115<br/>7.2.2 基于AdaBoost和Cascade算法的人脸检测 116<br/>7.2.3 用模板匹配算法识别人手 118<br/>7.2.4 基于YCrCb颜色空间的肤色分割 119<br/>7.2.5 挥手识别功能的运行测试 119<br/>7.3 机器人的物体识别与定位功能的实现 120<br/>7.3.1 基于Hue直方图的滑动窗口模板匹配方法 120<br/>7.3.2 基于空间点云数据的物体定位方法 121<br/>7.3.3 物体识别与定位的实现和测试 122<br/>7.4 服务机器人人脸与性别识别功能的实现 123<br/>7.4.1 基于OpenCV的传统人脸与性别识别方法 123<br/>7.4.2 基于OpenCV的人脸与性别识别功能的运行测试 124<br/>7.4.3 基于Dlib库的人脸识别方法 126<br/>7.4.4 基于Dlib库的人脸识别功能的运行测试 126<br/>7.5 使用TensorFlow识别手写数字 131<br/>7.5.1 TensorFlow简介 131<br/>7.5.2 安装TensorFlow 132<br/>7.5.3 TensorFlow的基本概念 133<br/>7.5.4 使用TensorFlow进行手写数字识别 135<br/>习题 138<br/>参考文献 138<br/>第8章 机器人自主导航功能 139<br/>8.1 机器人自主导航的关键技术 139<br/>8.1.1 机器人的定位与建图 139<br/>8.1.2 路径规划 142<br/>8.2 Kobuki基座模型的运动学分析 145<br/>8.3 导航工程包集 147<br/>8.3.1 导航工程包集概述 147<br/>8.3.2 硬件需求 147<br/>8.4 导航工程包集的使用基础 147<br/>8.4.1 导航工程包集在机器人上的安装与配置 147<br/>8.4.2 机器人tf配置 155<br/>8.4.3 基础导航调试指南 160<br/>8.4.4 通过ROS发布里程计测量信息 163<br/>8.4.5 通过ROS发布传感器数据流 168<br/>8.5 在Turtlebot上配置并使用导航工程包集 174<br/>8.5.1 使用Turtlebot创建SLAM地图 174<br/>8.5.2 使用Turtlebot已知地图进行自主导航 175<br/>习题 177<br/>参考文献 177<br/>第9章 机器人语音交互功能的基础理论 179<br/>9.1 语音识别 179<br/>9.1.1 声学模型 180<br/>9.1.2 语言模型 183<br/>9.2 语义理解 187<br/>9.3 语音合成 188<br/>参考文献 189<br/>第10章 机器人语音交互功能的实现——PocketSphinx 191<br/>10.1 硬件设备 191<br/>10.2 PocketSphinx语音识别系统简介 191<br/>10.3 在Indigo上安装、测试PocketSphinx 193<br/>10.3.1 PocketSphinx的安装 193<br/>10.3.2 安装语音合成的声音库 194<br/>10.3.3 利用在线工具建立语言模型 195<br/>10.4 在melodic上安装、测试PocketSphinx 197<br/>10.4.1 在melodic版本上安装PocketSphinx 197<br/>10.4.2 PocketSphinx语音识别的测试 197<br/>习题 201<br/>第11章 机器人机械臂抓取功能的实现 202<br/>11.1 机械臂硬件的组成 202<br/>11.2 机械臂运动学分析 203<br/>11.3 机械臂舵机ID的设置 204<br/>11.4 使用USB2Dynamixel控制turtlebotArm 208<br/>11.4.1 安装、测试dynamixel_motor软件包 208<br/>11.4.2 机械臂抓取功能的实现 212<br/>习题 216<br/>第三部分 机器人的应用<br/>第12章 机器人综合应用案例一：长命令识别与多任务执行 218<br/>12.1 案例目标 218<br/>12.2 语音识别任务 219<br/>12.3 在家居环境中自主导航 220<br/>12.4 物体识别与抓取 221<br/>习题 221<br/>第13章 机器人综合应用案例二：跟随与协助用户 222<br/>13.1 案例目标 222<br/>13.2 语音识别命令 222<br/>13.3 跟随与自主导航 223<br/>13.4 检测与识别人脸 225<br/>第14章 机器人综合应用案例三：顾客挥手示意机器人点餐 226<br/>14.1 案例目标 226<br/>14.2 机器人即时建图 227<br/>14.3 机器人识别挥手并移向挥手人 228<br/>14.4 语音识别菜单 229<br/>14.5 自主导航回到吧台 229
内容摘要
本书循序渐进地介绍了机器人的发展、核心功能，并通过一个服务机器人的例子介绍了机器人的完整开发过程。通过本书，读者可以在了解机器人工作原理的基础上，快速开发与实现一个有完整的功能的机器人。本书适合作为高校机器人、人工智能及相关专业作为教材，也可供对机器人开发感兴趣的读者阅读。
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