机器人手册第3卷 机器人应用
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江西南昌
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作者［意］Bruno Siciliano（布鲁诺·西西利亚诺）
出版社机械工业出版社
ISBN9787111533825
出版时间2016-05
装帧精装
开本16开
定价189元
货号23960632
上书时间2024-11-01
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前言
机器人在达到人类前沿的同时，积极应对着新兴领域中出现的各种挑战。新一代机器人和人类互动，和人类一起探索、工作，它们将会越来越多地接触人类及其生活。实用机器人的前景令人信服是半个世纪的机器人科学发展的结果，这种发展将机器人作为现代科学学科建立起来。 机器人领域的快速发展推动了这本《机器人手册》的诞生。随着期刊、会议论文集和专著的增加，参与机器人科学技术研究的人，特别是刚进入该领域的人，很难跟得上它大范围发展的脚步。由于机器人技术是多学科交叉的技术，这个任务就显得尤为艰难。 这本手册依据20世纪80、90年代机器人学的发展成果，这些成果对机器人领域的研究很有参考价值：《机器人策略：规划和控制》（Brady，Hollerbach，Johnson，LozanoPerez，和Mason，MIT出版社，1982），《机器人科学》（Brady，MIT出版社，1989），机器人评论1和2（Khatib，Craig，和 LozanoPérez，MIT出版社，1989 和1992）。随着机器人领域更大的扩展以及向其他学科的日渐延伸，人们对一部包含机器人基本知识和先进发展的综合性参考手册的需求越来越强烈。 这本手册是世界各国多位积极参与机器人研究的作者的努力成果。将各位作者组织成一个目标明确、能力卓越的团队，卓有见地地介绍覆盖机器人各个领域的知识，这是一项艰巨的任务。 这个工程开始于2005年5月，我们和施普林格欧洲工程主管Dieter Merkle及STAR的资深编辑Thomas Ditzinger一起参加会议期间。一年以前，我们和Frans Groen一道发行了“斯普林格先进机器人技术”系列小册子，这个小册子迅速成为及时传播机器人技术研究信息的重要媒介。 正是在这种背景下，我们开始了这个具有挑战性的任务，满腔热情地开始规划开发技术结构和构建作者团队。我们构思了一部由3层架构、共7篇内容的手册，在机器人领域已经建立了的学术中心、目前正在进行的研发，以及新兴应用中获取该领域多层面的信息。 层即第1篇是机器人学基础。综合的方法和技术包含在第二层的四篇中，涵盖了机器人的结构、传感和感知，操作和接口，移动和分布式机器人。第三层，包括机器人技术在两个领域先进的应用，分别是：服务机器人和以人为中心的仿人机器人。 为了展开上述各部分，我们设想建立一个编辑团队，来整理作者的稿件，以组成各个章节。一年后我们的七人编辑团队形成了：David Orin，Frank Park，Henrik Christensen，Makoto Kaneko，Raja Chatila，Alex Zelinsky 和Daniela Rus。有这样一批杰出的学者致力于这个手册的编辑工作，该手册在学术领域一定是高质量、大跨度的。 到2005年初，我们的作者超过了1150位。为了方便内部以及各个章节的交叉参照，把握手册的编写进度，我们制作了内部网站。第二年，就认真协调了手册的内容。尤其是在2005年和2006年春季的两个全日制举行的讲习班，大部分作者都出席了。 本手册的每一章都由至少3个独立的审稿人员进行审稿，通常都会包括那一章的编辑和两位相关章节的作者，有时候也会由一些该领域的其他专家进行审阅。必须审读两遍，有时候甚至是三遍。在这个过程中，只要认为有必要，就会加入几位新的作者。本书大部分章节在2007年夏季之前已定稿，在2008年早春之前书稿已全部完成——那时候，我们收到了10000多份电子邮件，汇集了来自165位作者的7篇总共64章1650多页的内容，有950幅插图，5500篇参考文献。 我们对作者们的脑力劳动深表谢意，也同样感谢审稿人员和各部分编辑的尽职尽责。感谢“施普林格科学和工程手册”的高级经理Werner Skolaut，他全力支持稿件的编辑加工工作，将手册的编辑和审稿、出版相结合，很快成为了我们团队很投入的一名队员。感谢LeTeX的工作人员的高度专业化的工作，他们重新排版了所有的文字，重绘和完善了很多图稿，同时在校对材料时及时地和作者互动。 在出版手册这个想法产生六年之后，这本手册终于面世了。除了它对研究人员的指导意义以外，我们也希望这本手册能够吸引一些新的研究者进入机器人领域，激励这个充满魅力的领域几十年的蓬勃发展。每一次努力的完成，总会带来新的令人振奋的挑战。在这种时候我们都会提醒我们的研究员——保持前进的梯度。 Bruno SicilianoOussama Khatib意大利那不勒斯大学、美国斯坦福大学2008年4月
导语摘要
《机器人手册第3卷机器人应用》包含两篇，分别为野外和服务机器人、以人为中心和类生命机器人。 野外和服务机器人篇涵盖了不断增长的机器人应用领域的*前沿，包括工业机器人，水下机器人、空中机器人、农林机器人、建筑机器人、危险作业机器人、采矿机器人、搜救机器人、智能车辆、医疗机器人、康复和医疗保健机器人、家用机器人、教育机器人等内容。 以人为中心和类生命机器人篇涵盖了人机器人交互的*前沿，包括类机器人、人-机器人物理交互中的安全性、与人交互的社会机器人、机器人示范编程、基于生物学启发的机器人、演化机器人、神经机器人学、感知机器人、机器人伦理学等内容。 本手册内容深入浅出，并附有大量的科研实例，便于自学和应用，可作为机器人、人工智能、自动化、控制以及计算机应用等专业科研人员、高校师生的参考用书，也可作为相关专业本科生或研究生的参考教材，还可供机器人业余爱好者参考。 Translation from the English language edition:Springer Handbook of Robotics by Bruno Siciliano and Oussama Khatib SpringerVerlag Berlin Heidelberg 2008. Springer is a part of Springer Science Business Media.All Rights Reserved.This title is published in China by China Machine Press with license from Springer. This edition is authorized for sale in China only, excluding Hong Kong SAR, Macao SAR and Taiwan. Unauthorized export of this edition is a violation of the Copyright Act. Violation of this Law is subject to Civil and Criminal Penalties.本书由Springer授权机械工业出版社在中国境内（不包括香港、澳门特别行政区以及台湾地区）出版与发行。未经许可之出口，视为违反著作权法，将受法律之制裁。
作者简介
编辑简介 Bruno Siciliano（布鲁诺·西西利亚诺），1987年毕业于意大利那不勒斯大学，获电子工程学博士学位。控制和机器人技术的专家，那不勒斯大学计算机和系统工程PRISMA实验室主任。目前研究力控制、视觉伺服、工业机器人/手操作、轻型柔性手臂、人机器人交互以及服务机器人。合著出版图书6本，编辑合订本5本，发表期刊论文65篇，会议论文及专著章节165篇，被世界各机构邀请作了85次讲座和研讨会。施普林格高级机器人报告（STAR）系列、施普林格机器人手册的合作编辑，众多有声望期刊的编委会成员，许多国际会议的主席或联合主席。IEEE会士和ASME会士。IEEE机器人与自动化协会（RAS）主席，曾担任该协会技术活动副主席和出版活动副主席，卓越讲师，行政委员会和其他几个协会委员会成员。 Oussama Khatib（欧沙玛·哈提卜），1980年毕业于法国图卢兹的高等航空航天研究所（Sup Aero），获电子工程博士学位。斯坦福大学计算机科学教授。当前主要研究以人为本的机器人技术，以及关于人体运动合成、仿人机器人、触觉远程操控器、医疗机器人、与人友好机器人的设计。他在这些领域的研究依赖于他从事25年的研究成果，发表论文200余篇。他在世界各机构作了50多次主题报告，参与了几百次座谈会和研讨会。施普林格高级机器人报告（STAR）系列、施普林格机器人手册的合作编辑，担任知名机构和期刊的顾问编辑委员会成员，很多国际会议的主席或联合主席。IEEE会士，IEEE机器人与自动化协会（RAS）的卓越讲师，管理委员会成员。机器人研究国际基金委员会（IFRR）主席，曾获日本机器人协会（JARA）研究与发展奖。
目录
作者序一
作者序二
作者序三
作者序四
前言
编辑简介
各篇编者简介
作者列表
缩略语列表
引言
第6篇野外和服务机器人
第42章工业机器人
42.1工业机器人的历史概述
42.2典型应用和机器人结构
42.3运动学和机构学
42.4任务描述——示教和编程
42.5末端执行器和系统集成
42.6结论和长期挑战
参考文献
第43章水下机器人
43.1海洋机器人学的重要工程应用
43.2水下机器人理论
43.3水下机器人应用
43.4结论与扩展阅读
参考文献
第44章空中机器人
44.1背景
44.2空中机器人的历史
44.3空中机器人的应用
44.4当前的挑战
44.5空中机器人的基本概念
44.6入门级的空中机器人：内环控制
44.7活跃的研究领域
44.8结论与扩展阅读
参考文献
第45章空间机器人与系统
45.1轨道机器人系统的历史和发展
45.2表面机器人系统的历史发展和进步
45.3数学建模
45.4轨道和表面机器人系统的未来发展方向
45.5结论与扩展阅读
参考文献
第46章农林机器人
46.1定义
46.2林业
46.3机器人在开阔田地中的应用
46.4园艺业
46.5畜牧业
46.6无人机
46.7结论与发展方向
参考文献
第47章建筑机器人
47.1概述
47.2经济因素
47.3应用
47.4目前尚未解决的技术问题
47.5发展方向
47.6结论与扩展阅读
参考文献
第48章危险作业机器人
48.1危险环境的操作：机器人技术解决方案需求
48.2应用
48.3促成技术
48.4结论
参考文献
第49章采矿机器人
49.1背景
49.2开采金属矿
49.3地下煤矿开采
49.4露天煤矿开采
49.5结论与扩展阅读
参考文献
第50章搜救机器人
50.1概述
50.2灾难的特性和对机器人的影响
50.3在灾难环境中机器人的实际应用
50.4机器人的前景和概念
50.5评价和基准
50.6基础问题和开放问题
50.7结论与扩展阅读
参考文献
第51章智能车辆
51.1为什么要智能车辆?
51.2支撑技术
51.3路况理解
51.4先进驾驶员辅助
51.5驾驶员监测
51.6自动车辆
51.7未来趋势和展望
51.8结论与扩展阅读
参考文献
第52章医疗机器人与计算机集成手术
52.1核心概念
52.2技术
52.3系统、研究领域和应用
52.4总结和展望
参考文献
第53章康复和医疗保健机器人
53.1概述
53.2物理疗法与训练机器人
53.3残疾人辅助
53.4智能假肢和矫形器
53.5强化诊断与监控
53.6安全、伦理、权利和经济
53.7结论与扩展阅读
参考文献
第54章家用机器人
54.1清洁机器人
54.2割草机器人
54.3智能家电
54.4智能住宅
54.5家用机器人：商业价值
54.6结论与扩展阅读
参考文献
第55章教育机器人
55.1教育机器人的作用
55.2教育机器人比赛
55.3教育机器人平台
55.4教育机器人控制器与编程环境
55.5机器人与非正式学习场所（如博物馆）
55.6机器人项目的教育评价
55.7总结与扩展阅读
参考文献
第7篇以人为中心和类生命机器人
第56章类人机器人
56.1为什么研究类人机器人？
56.2历史和概况
56.3行走
56.4操作
56.5全身的活动
56.6交流
56.7总结与展望
参考文献
第57章人-机器人物理交互中的安全性
57.1安全的人-机器人物理交互问题的研究起因
57.2Hands-off人-机器人物理交互的安全性
57.3设计真正安全的机器人
57.4Hands-on人-机器人物理交互的安全性
57.5人-机器人物理交互的安全性标准
57.6结论
参考文献
第58章与人交互的社会机器人
58.1社会机器人的表现
58.2多模式通信
58.3表达基于情感的交互
58.4社会认知技巧
58.5结论与扩展阅读
参考文献
第59章机器人示范编程
59.1历史
59.2面向工程的方法
59.3面向生物学的学习方法
59.4结论和机器人示范编程中待解决的问题
参考文献
第60章基于生物学启发的机器人
60.1研究背景
60.2受仿生启发的机器人形态
60.3受仿生启发的传感器
60.4受仿生启发的执行器
60.5受仿生启发的控制体系结构
60.6能量自主获取
60.7群体机器人学
60.8混合生物的机器人
60.9讨论
60.10结论
参考文献
第61章演化机器人
61.1原理
61.2起步
61.3仿真和现实
61.4简单控制器与复杂行为
61.5光识别
61.6计算神经行为学
61.7演化与学习
61.8竞争和协作
61.9演化硬件
61.10结论
参考文献
第62章神经机器人学：从视觉到动作
62.1定义
62.2神经行为学的启示
62.3小脑的作用
62.4镜像系统的作用
62.5小结
62.6扩展阅读
参考文献
第63章感知机器人
63.1概述
63.2基于样本的对象表示
63.3基于样本的运动表示
63.4基于样本的合成模型：从面部到运动
63.5结论与扩展阅读
参考文献
第64章机器人伦理学：机器人学的社会和伦理含义
64.1方法概念
64.2机器人的特殊性
64.3什么是机器人？
64.4机器人接受度的文化差异
64.5从文学到当代的争论
64.6机器人伦理学
64.7伦理和道德
64.8道德理论
64.9科技伦理
64.10实施条件
64.11实施原则
64.12信息和通信技术领域的伦理问题
64.13原则的统一性
64.14道德与职业责任
64.15机器人伦理学分类
64.16结论与扩展阅读
参考文献
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