未知环境中移动机器人导航控制理论与方法（英文版）

图书标准信息

• 作者 蔡自兴 著
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2016-01
• 版次 1
• ISBN 9787030498649
• 定价 188.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 400页
• 正文语种 英语

【内容简介】

　　The issue of the navigation control theory and method for mobile robot in unknown environments is one of the international frontier research topics and is also one of the hot spot issues and the most difficult problems in the development of the intelligent robotics. The intelligent mobile robot is a kind of robotic system that can release autonomous navigation motion towards its object in the environment with obstacles and completes the desired tasks by means of sensing its environment and itself situation through sensors and other advanced techniques.
　　The contents of this book deal with the navigation control theory and method for mobile robot in unknown environments including the architecture， localization and mapping， obstacle detection， navigational strategy and fault diagnosis of mobile robot system etc. The breakthrough of these technologies in the book will produce positive influence in many fields. It will promote the research of many frontier discipline such as cognition science， pattern recognition， nonlinear control. It will drive the development of mobile robot navigation control system for spaceflight， ocean， military， architecture， traffic， industry and service and so on. It will also build theoretical and technical foundation for the application of mobile robot system such as unmanned exploring vehicles， unmanned emission car， unmanned transporter in the field of spaceflight， military， under ocean and nuclear industry.
　　During 2003 to 2008， I presided over the key project of National Natural Science Fund of China（NSFC）， titled as "Navigation Control Theory and Method of Mobile Robot under Unknown Environment"（Grant No. 60234030） and the key project of National Basic Research Fund of China， titled as "Research on Theories and Methods of Synergetic Searching and Reconfiguration for Heterogeneous Multi-mobile Agents"（Grant No. A4120060159）， which have passed the concluding acceptance checks and were comprehensive evaluation of outstanding in January 2007 and May 2009 respectively.

【目录】

Chapter 1 Overview
1．1 Introduction
1．2 A brief survey of mobile robot navigation theories and technologies in unknown environments
1．2．1 Architecture
1．2．2 Mapping and localization
1．2．3 Path planning
1．2．4 Motion control
1．2．5 Fault diagnosis and fault tolerance control
1．3 Research progress of machine learning theories and approaches in mobile robot navigation
1．4 Summary
References

Chapter 2 Architecture of Mobile Robot System in Unknown Environments
2．1 Introduction
2．2 The Architecture of Mobile Robot
2．2．1 Hierarchical Architecture
2．2．2 Reactive Architecture
2．2．3 Deliberative/Reactive Architecture
2．3 Examples of Mobile Robot System Architecture
2．3．1 Moving mechanism and sensor mechanism
2．3．2 Software architecture of control system
2．3．3 Hardware of control system
References

Chapter 3 Dynamic Models and Control of Mobile Robots under Unknown Environments
3．1 Introduction
3．2 Dynamic Models of Wheeled Mobile Robots
3．2．1 Several Typical Mechanisms of Wheeled Mobile Robots
3．2．2 Dynamic Model of Wheeled Mobile Robots with Nonholonomic Constraints
3．3 Stabilization and Tracking Control for Wheeled Mobile Robots
3．3．1 Stabilization and Tracking Controller Design for Wheeled Mobile Robots
3．3．2 Research on Stabilization and Tracking Control
3．4 Robust Unified Controller Design for Wheeled Mobile Robots
3．4．1 Robust Unified Control Law Design without Satisfying Nonholonomic Constraints
3．4．2 Robust Unified Controller for Wheeled Mobile Robots Moving on Uncertain Surfaces
3．5 Examples for Stabilization and Tracking Control Design
3．5．1 Tracking Control Law Design based on Backstepping
3．5．2 Trajectory Generation Method based on Differential Flatness for a Wheeled Mobile Robot
3．5．3 WMR Trajectory-Tracking Control with Actuator Saturation and Disturbances
References

Chapter 4 Mobile Robot Localization and Mapping
4．1 Dead Reckoning Localization
4．1．1 Locomotion Architecture And Proprioceptive Sensors
4．1．2 Design Of Dead Reckoning System
4．1．3 Simulation And Experiment
4．2 Mobile Robot Map Building
4．2．1 Map Building Based on Laser Radar
4．2．2 Map Matching Based on Maximum Likelihood Estimation
4．2．3 Self-localization Based on Feature Mapping
4．2．4 Experiment
4．3 Simultaneous Localization and Mapping
4．3．1 System State
4．3．2 EKF Algorithm with Local Maps
4．3．3 Simulation
4．4 Data Association Approach for Mobile Robot SLAM
4．4．1 Data Association Problem in SLAM
4．4．2 Hybrid Data Association Approach
4．4．3 Experimental Results
4．5 Mobile Robot SLAM in Dynamic Environment
4．5．1 Real-time Detection of Dynamic Obstacle By Laser Radar
4．5．2 Uniform Target Model
4．5．3 SLAMiDE System
4．5．4 Experimental Results
References

Chapter 5 Obstacle detection of mobile robot in unknown environments
5．1 Introduction
5．2 Detection method of obstacles
5．2．1 Laser ranging radar
5．2．2 Visual Method
5．3 Obstacle detection method based on laser ranging radar
5．3．1 Filtering of ranging data
5．3．2 3D Coordinate Transformation based on ranging data of laser radar
5．3．3 Obstacle detection in unstructured environments
5．4 Rapid obstacles detection by adaptive segmentation and stereo vision
References

Chapter 6 Navigational strategy for mobile robot under the unknown environment
6．1 Introduction
6．2 Path Planning
6．2．1 Case-based learning method
6．2．2 Planning method based on the model of the environment
6．2．3 Behavior-based path planning
6．2．4 New trends
6．3 Approximate VORONOI diagram based path planning
6．3．1 Space representation of mobile robots operating environment
6．3．2 Introduction of VORONOI diagram
6．3．3 Approximate VORONOI Boundary Network （AVBN） modeling method
6．3．4 Global planning based on AVBN model and GAS
6．3．5 The simulation and experiment
6．4 Reflective Local Planning Strategy
6．4．1 7-layer reflective avoidance model
6．4．2 The motion control of trajectory
6．4．3 Disturbance strategy
6．4．4 Reactive navigation experiments
6．5 local planning strategy for mobile robot
6．5．1 The Overview of Local Planning
6．5．2 Disturbance rule based on simulated annealing design
6．5．3 Local Planning Program Design
6．5．4 Local planning simulation
6．6 Composite Navigation Strategies and Its Implements
6．6．1 Composite navigation Tactics
6．6．2 The realization of composite navigation
6．7 Intelligent methods of path planning
6．7．1 Mobile robot's emergence navigation with EC for repeated tasks in unknown environments
6．7．2 Mobile robot path planning based on ant colony algorithm
6．8 Navigation strategy based on feature points
6．8．1 Feature Extraction
6．8．2 Navigation behaviors based on feature points
6．8．3 Design and Implementation of the Navigation Strategy
References

Chapter 7 Fault Diagnosis for Wheeled Mobile Robots under Unknown Environments
7．1 Introduction
7．2 Fuzzy adaptive particle filter algorithm for mobile robot fault diagnosis
7．2．1 Particle Filter Based Fault Diagnosis
7．2．2 Kinematics Models and Fault Models
7．2．3 Domain Constraints and Representation
7．2．4 Fuzzy Adaptive Particle Filter
7．2．5 Experiment Analysis
7．3 Soft fault compensation of mobile robots
7．3．1 Models and Soft Fault Detection
7．3．2 Adaptive particle filter for fault compensation
7．3．3 Experiments and Results Analysis
7．4 Fault diagnosis for mobile robots with incomplete models
7．4．1 Unknown Fault Detection for Dynamic Systems Based on Particle Filters
7．4．2 Particle Filter for Fault Diagnosis of Incomplete Systems
7．4．3 Fault Diagnosis of Mobile Robots with Incomplete Models
7．5 Fault diagnosis for laser range finder of mobile robots
7．5．1 Fault diagnosis for laser range find
7．5．2 Robust Perception Model for Laser Range Finder
7．5．3 Experiments and Analysis
References

Chapter 8 Prospect of mobile robot navigation control research in unknown environments
8．1 Future research areas
8．1．1 Environment perception technology
8．1．2 Multi-sensor information fusion technology
8．1．3 Research on self-learning of behavior
8．2 Final words
References

Index