本书旨在为机器人工程专业的低年级学生了解和认识专业提供参考,为学生的后续专业学习打下基础。全书共分10章。第1章为绪论,介绍了本书的目的和意义,机器人工程专业发展历史与现状、专业内涵、人才培养与知识体系,机器人工程专业与相关专业的关系,以及机器人工程专业的学习方法。第2章主要介绍了机器人的起源与发展历史、概念与特点、组成与分类,典型的机器人结构,以及机器人技术的发展趋势与未来。第3章介绍了机器人在各行业中的应用。第4章介绍了机器人硬件系统,包括机器人系统组成、典型运动机构与驱动系统和机器人传感装置。第5章介绍了机器人软件系统,主要包括机器人编程语言与编程系统、离线编程、仿真软件和机器人操作系统。第6章介绍了智能机器人。第7章概述了人工智能的定义、起源与发展及其三大学派,介绍了机器学习的发展史和几种机器学习算法。第8章介绍了机器人的SLAM与路径、轨迹规划。第9章介绍了机器人控制技术。第10章介绍了国内外从事机器人研究的机构和企业,可以让读者对其有一个初步的了解和认识。 本书可作为普通高等院校机器人工程、自动化和智能制造等专业的教材,也可作为机器人技术爱好者的入门读物。 本书配有教师课件和习题答案,欢迎选用本书作教材的教师登录www.cmpedu.com注册下载,或发邮件至jinacmp@163.com索取。 图书在版编目(CIP)数据
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本书旨在为机器人工程专业的低年级学生了解和认识专业提供参考,为学生的后续专业学习打下基础。全书共分10章。第1章为绪论,介绍了本书的目的和意义,机器人工程专业发展历史与现状、专业内涵、人才培养与知识体系,机器人工程专业与相关专业的关系,以及机器人工程专业的学习方法。第2章主要介绍了机器人的起源与发展历史、概念与特点、组成与分类,典型的机器人结构,以及机器人技术的发展趋势与未来。第3章介绍了机器人在各行业中的应用。第4章介绍了机器人硬件系统,包括机器人系统组成、典型运动机构与驱动系统和机器人传感装置。第5章介绍了机器人软件系统,主要包括机器人编程语言与编程系统、离线编程、仿真软件和机器人操作系统。第6章介绍了智能机器人。第7章概述了人工智能的定义、起源与发展及其三大学派,介绍了机器学习的发展史和几种机器学习算法。第8章介绍了机器人的SLAM与路径、轨迹规划。第9章介绍了机器人控制技术。第10章介绍了国内外从事机器人研究的机构和企业,可以让读者对其有一个初步的了解和认识。 本书可作为普通高等院校机器人工程、自动化和智能制造等专业的教材,也可作为机器人技术爱好者的入门读物。 本书配有教师课件和习题答案,欢迎选用本书作教材的教师登录www.cmpedu.com注册下载,或发邮件至jinacmp@163.com索取。 图书在版编目(CIP)数据
1.1本书目的与意义1
1.2机器人工程专业发展历史与现状2
1.2.1国外发展历史与现状2
1.2.2国内发展历史与现状3
1.3机器人工程专业的学科内涵、人才培养
与知识体系3
1.3.1机器人工程专业的学科内涵3
1.3.2机器人工程专业的人才培养4
1.3.3机器人工程专业的知识体系5
1.4机器人工程专业与相关专业的关系8
1.4.1与机械类专业的关系8
1.4.2与自动化类专业的关系9
1.4.3与仪器类专业的关系9
1.4.4与计算机类专业的关系10
1.4.5与电子信息类专业的关系11
1.4.6与电气类专业的关系11
1.4.7与人工智能相关专业的关系12
1.5机器人工程专业学习方法13
1.5.1大学课程这样学13
1.5.2科技实践揭秘14
1.5.3大学生活你我谈14
1.6与机器人相关的大学生学科竞赛15
1.7本章总结20
第2章机器人概述21
2.1机器人的起源与发展历史21
2.2机器人的概念与特点31
2.2.1机器人的概念31
2.2.2机器人的特点32
2.3机器人的组成与分类34
2.3.1机器人系统的组成34
2.3.2机器人分类35
2.4典型机器人剖析42
2.5机器人的优缺点43
2.6机器人的自由度43
2.7机器人技术的发展趋势44
2.8机器人的未来46
2.9本章总结47
第3章机器人在各行业中的应用48
3.1在工业中的应用48
3.2在农业中的应用51
3.3在医学中的应用55
3.4在军事上的应用62
3.5在煤炭行业中的应用70
3.6新兴应用领域75
3.7本章总结77
第4章机器人硬件系统78
4.1机器人系统组成78
4.2机器人典型的运动机构79
4.2.1腿式行走机构80
4.2.2履带式行走机构81
4.2.3轮式行走机构81
4.2.4复合式行走机构82
4.3机器人驱动系统82
4.3.1关节与驱动方式82
4.3.2驱动系统的分类83
4.4机器人传感装置84
4.4.1机器人传感器分类85
4.4.2内部传感器85
4.4.3外部传感器90
4.5本章总结95
第5章机器人软件系统97
5.1机器人编程语言与编程系统97
5.1.1机器人语言系统的结构97
5.1.2机器人编程语言98
5.2机器人离线编程100
5.2.1机器人离线编程的特点和主要
内容100
5.2.2机器人离线编程仿真系统
HOLPSS101
5.3机器人仿真软件102
5.3.1MATLAB/Simulink机器人
工具箱103
5.3.2CoppeliaSim103
5.3.3Gazebo103
5.4机器人操作系统104
5.4.1ROS起源与发展历程104
5.4.2ROS主要特性106
5.4.3ROS层次架构107
5.5本章总结111
第6章智能机器人112
6.1智能机器人概述112
6.2人工智能技术在机器人中的应用113
6.2.1智能感知技术113
6.2.2智能导航与规划技术116
6.2.3智能控制与操作118
6.2.4机器人智能交互119
6.3智能机器人发展展望121
6.4本章总结122
第7章人工智能概述123
7.1人工智能的定义124
7.2人工智能的起源与发展125
7.3人工智能的三大学派128
7.4机器学习130
7.4.1机器学习发展史130
7.4.2监督学习131
7.4.3无监督学习132
7.4.4弱监督学习132
7.4.5深度学习133
7.5人工智能的发展趋势134
7.6本章总结135
第8章SLAM与路径、轨迹规划136
8.1SLAM概念与框架137
8.1.1SLAM概念137
8.1.2SLAM框架140
8.1.3机器人工程中用到的地图142
8.2激光SLAM主流方案143
8.3视觉SLAM主流方案146
8.4路径规划147
8.4.1全局路径规划148
8.4.2局部路径规划149
8.5轨迹规划149
8.6ROS机器人导航152
8.7本章总结153
第9章机器人控制技术154
9.1机器人控制方法简介154
9.2机器人常用的控制方法155
9.3位置控制156
9.4力控制157
9.5基于视觉的控制157
9.6本章总结158
第10章机器人研究机构和企业
介绍159
10.1机器人研究机构159
10.1.1国外机器人研究机构159
10.1.2国内机器人研究机构162
10.2部分机器人企业介绍167
10.3本章总结172
附录173
参考文献177
前言￥
第1章ROS概述1
1.1ROS简介1
1.2ROS的安装6
本章小结8
本章习题9
第2章Ubuntu系统基础10
2.1Ubuntu简介10
2.2目录和文件系统11
2.3常用命令12
本章小结15
本章习题15
第3章Python语言基础16
3.1Python简介16
3.2基本语法16
3.3常用语句20
3.4函数与模块21
3.5类与对象22
本章小结23
本章习题23
第4章ROS架构与体系24
4.1ROS架构简介24
4.2ROS文件系统级24
4.3ROS计算图级28
4.4ROS开源社区级34
本章小结35
本章习题35
第5章ROS编程基础36
5.1工作空间和功能包的创建与编译36
5.2消息文件和服务文件的创建与编译39
5.3消息发布节点与主题订阅节点的
编写(C++)43
5.4消息发布节点与主题订阅节点的
编写(Python)50
5.5服务器端与客户端程序的
编写(C++)55
5.6服务器端与客户端程序的
编写(Python)62
5.7启动文件的编写66
5.8调试工具68
5.9可视化工具73
5.10坐标变换工具76
本章小结81
本章习题81
第6章机器人传感系统82
6.1RGB-D相机82
6.2激光雷达传感器84
6.3IMU传感器86
6.4GPS传感器89
本章小结92
本章习题92
第7章机器人视觉系统93
7.1OpenCV概述93
7.2在ROS中使用OpenCV的方法97
7.3PCL概述106
7.4在ROS中使用PCL的方法109
7.5与计算机视觉相关的ROS功能包113
本章小结115
本章习题115
第8章机器人建模与仿真116
8.1机器人模型描述格式——URDF116
8.2机器人仿真环境——Gazebo121
本章小结136
本章习题136
第9章ROS综合实例137
9.1机器人移动137
9.2机器人SLAM与自主导航153
9.3MoveIt!机械臂控制171
本章小结186
本章习题186
第10章ROS实验187
10.1基础实验187
10.2进阶实验213
附录常用指令表231
参考文献232
