傳感器技術作為現(xiàn)代科技的前沿領域，與計算機技術、通信技術共同構成了信息技術的三大支柱。機器人傳感器及其信息融合技術的研究與創(chuàng)新，不僅是推動機器人智能化發(fā)展的核心動力，更是國家科技實力與工業(yè)自動化水平的重要體現(xiàn)。《機器人傳感器及其信息融合技術》第一版自出版以來，得到了廣大師生、工程技術人員的廣泛認可，為相關領域人才培養(yǎng)和技術應用提供了重要參考。
為深入貫徹落實黨的二十大精神，踐行為黨育人、為國育才的教育使命，本書在修訂中注重融入課程思政元素，強調科技報國與工匠精神的培養(yǎng)，引導學生在掌握專業(yè)知識的同時，樹立服務國家戰(zhàn)略需求的使命感。同時，結合新工科建設與行業(yè)技術革新需求，本次修訂以理論扎實、實踐創(chuàng)新、價值引領為目標，對教材內容與結構進行了全面優(yōu)化。
第二版在保留第一版核心框架的基礎上，重點補充了以下內容：
1.新增第11章多傳感器在智能汽車中的應用：介紹了多傳感器融合在智能汽車導航定位和汽車防碰撞領域的實踐案例，體現(xiàn)前沿技術與產(chǎn)業(yè)應用的深度融合。
2.完善章節(jié)教學體系：從第1章至第11章均新增思維導圖、學習目標、本章小結和思考與練習模塊，助力學生構建系統(tǒng)化知識框架，提升自主學習能力。
3.強化理論與實踐結合：第1章1.6節(jié)補充了多傳感器信息融合在智能交通領域的應用內容，結合智慧城市建設需求，凸顯技術服務于社會發(fā)展的現(xiàn)實意義。
本書由郭彤穎主持修訂并統(tǒng)稿，編寫團隊結合行業(yè)專家建議，對全書內容進行了嚴謹?shù)母屡c校準。其中第1章由郭彤穎、鄭巖編寫，第2、3章由郭彤穎、王海忱編寫，第4章由張輝、劉暢、任丹編寫，第5章由郭彤穎、陳睿歡編寫，第6章由張鳳眾、高藝瀧、陳露編寫，第7章由王長濤、宮巍、陳露編寫，第8章由郭彤穎、樊爍編寫，第9章由郭彤穎、楊統(tǒng)源編寫，第10章由郭彤穎、于思文編寫，第11章由郭彤穎、孫裕航編寫。
本書的編寫參考了國內外學者的論著和資料，在此對其作者表示衷心的謝意！
由于機器人技術的發(fā)展日新月異，再加上時間倉促、編者水平有限，本書難以全面、詳細地對機器人傳感器技術的研究前沿和熱點問題一一進行探討。書中存在不足之處，敬請讀者給予批評指正。
編者
第1章 傳感器的基礎知識 1
思維導圖 1
學習目標 2
1.1 傳感器的定義和特點 2
1.2 傳感器的組成和分類 2
1.3 傳感器的標定 8
1.4 機器人與傳感器 10
1.5 傳感器及其技術的發(fā)展趨勢 11
1.6 多傳感器信息融合的應用領域 13
本章小結 15
思考與練習 15
第2章 機器人系統(tǒng)組成 16
思維導圖 16
學習目標 17
2.1 機器人系統(tǒng)組成概述 17
2.2 機械結構系統(tǒng) 18
2.2.1 機械機構 18
2.2.2 傳動機構 23
2.3 驅動系統(tǒng) 30
2.3.1 液壓驅動 30
2.3.2 氣壓驅動 32
2.3.3 電氣驅動 32
2.4 感知系統(tǒng) 34
2.4.1 機器人對傳感器的要求 34
2.4.2 常用傳感器的特性 36
2.5 控制系統(tǒng) 38
2.6 人機交互系統(tǒng) 40
2.6.1 定義與系統(tǒng)組成 40
2.6.2 應用實例 41
2.6.3 發(fā)展趨勢 41
2.7 機器人-環(huán)境交互系統(tǒng) 42
2.7.1 定義與構成要素 42
2.7.2 應用實例 43
2.7.3 系統(tǒng)優(yōu)勢 44
本章小結 45
思考與練習 45
第3章 機器人常用的傳感器 46
思維導圖 46
學習目標 47
3.1 機器人傳感器的分類 47
3.2 常用的內部傳感器 48
3.2.1 位置傳感器 48
3.2.2 速度傳感器 51
3.2.3 加速度傳感器 52
3.2.4 傾斜角傳感器 53
3.2.5 力覺傳感器 54
3.3 常用的外部傳感器 56
3.3.1 視覺傳感器 56
3.3.2 觸覺傳感器 59
3.3.3 接近度傳感器 62
3.3.4 激光傳感器 66
本章小結 67
思考與練習 68
第4章 智能傳感器 69
思維導圖 69
學習目標 70
4.1 智能傳感器概述 70
4.1.1 智能傳感器的定義 70
4.1.2 智能傳感器的組成 71
4.1.3 智能傳感器的關鍵技術 71
4.2 智能傳感器的功能與特點 76
4.2.1 智能傳感器的功能 76
4.2.2 智能傳感器的特點 76
4.3 智能傳感器的實現(xiàn)技術 78
4.3.1 非集成化智能傳感器 78
4.3.2 集成化智能傳感器 79
4.3.3 混合式智能傳感器 80
4.4 無線傳感網(wǎng)絡技術及其應用 81
4.4.1 無線傳感網(wǎng)絡技術 81
4.4.2 無線傳感器網(wǎng)絡在移動機器人通信中的應用 85
4.5 智能模糊傳感器技術及其應用 87
4.5.1 智能模糊傳感器技術 87
4.5.2 模糊傳感器在測量血壓中的應用 90
本章小結 92
思考與練習 92
第5章 多傳感器信息融合技術概述 93
思維導圖 93
學習目標 94
5.1 多傳感器信息融合的定義 94
5.2 多傳感器信息融合的分類 94
5.3 多傳感器信息融合的系統(tǒng)結構 99
5.4 多傳感器信息融合的方法 100
本章小結 103
思考與練習 104
第6章 多傳感器的定量信息融合 105
思維導圖 105
學習目標 106
6.1 傳感器的建模 106
6.1.1 觀測模型 107
6.1.2 相關模型 108
6.1.3 狀態(tài)模型 109
6.2 傳感數(shù)據(jù)的一致性檢驗 109
6.2.1 假設檢驗法 110
6.2.2 距離檢驗法 111
6.2.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法 113
6.3 基于參數(shù)估計的信息融合方法 114
本章小結 118
思考與練習 118
第7章 多傳感器的定性信息融合 119
思維導圖 119
學習目標 120
7.1 Bayes方法 120
7.1.1 Bayes條件概率 120
7.1.2 Bayes方法在信息融合中的應用 121
7.1.3 基于目標分類的Bayes決策方法 121
7.2 Dempster-Shafer證據(jù)推理 123
7.2.1 D-S理論的基本概念 123
7.2.2 Dempster合成法則 125
7.2.3 D-S證據(jù)理論在融合中的應用 126
7.3 模糊理論 127
7.3.1 模糊理論基本概念 127
7.3.2 模糊理論在融合中的應用 128
7.4 神經(jīng)網(wǎng)絡法 129
7.4.1 神經(jīng)網(wǎng)絡融合信息的一般方法 129
7.4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡在融合中的應用 131
7.5 粗糙集理論 131
7.5.1 粗糙集基本概念 132
7.5.2 基于粗糙集理論的多傳感器信息融合 135
本章小結 140
思考與練習 141
第8章 多傳感器在裝配機器人中的應用 142
思維導圖 142
學習目標 143
8.1 多傳感器信息融合系統(tǒng)組成 143
8.2 位姿傳感器 144
8.3 柔性腕力傳感器 147
8.4 工件識別傳感器 148
8.5 視覺傳感系統(tǒng) 149
本章小結 151
思考與練習 151
第9章 多傳感器在焊接機器人中的應用 152
思維導圖 152
學習目標 153
9.1 焊接機器人常用的傳感器 153
9.2 電弧傳感系統(tǒng) 153
9.3 超聲傳感跟蹤系統(tǒng) 155
9.4 視覺傳感跟蹤系統(tǒng) 157
本章小結 159
思考與練習 159
第10章 多傳感器信息融合在移動機器人中的應用 160
思維導圖 160
學習目標 161
10.1 概述 161
10.2 多傳感器信息融合在移動機器人導航中的應用 163
10.3 多傳感器信息融合在移動機器人測距中的應用 167
10.4 多傳感器信息融合在移動機器人避障中的應用 181
本章小結 184
思考與練習 184
第11章 多傳感器在智能汽車中的應用 185
思維導圖 185
學習目標 186
11.1 視覺傳感器 186
11.2 毫米波雷達 189
11.3 激光雷達 194
11.4 超聲波雷達 198
11.5 基于多傳感器融合的智能汽車導航定位 199
11.6 基于多傳感器融合的汽車防碰撞 205
本章小結 208
思考與練習 209
參考文獻 210
書單推薦
