機(jī)器人運(yùn)動(dòng)腦原理與應(yīng)用
定 價(jià)：69 元
叢書(shū)名：智能駕駛理論與實(shí)踐系列叢書(shū)
- 作者：張銳
- 出版時(shí)間：2025/10/1
- ISBN：9787121514432
- 出 版 社：電子工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP242.6
- 頁(yè)碼：228
- 紙張：
- 版次：01
- 開(kāi)本：16開(kāi)
本書(shū)基于北京鋼鐵俠科技有限公司研發(fā)的最新移動(dòng)操作機(jī)器人，詳細(xì)講解了“移動(dòng)”+“操作”的解決方案，結(jié)合圖像語(yǔ)義分割、目標(biāo)追蹤、語(yǔ)音控制、群體協(xié)同等最新人工智能技術(shù)，系統(tǒng)介紹了移動(dòng)機(jī)械臂的算法實(shí)現(xiàn)。本書(shū)根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)腦的技術(shù)原理，具體講解了感知、決策、執(zhí)行的設(shè)計(jì)方案，深刻闡述了機(jī)器人在移動(dòng)中智能完成操作任務(wù)的過(guò)程。除了介紹單個(gè)機(jī)器人本身的開(kāi)發(fā)方式，本書(shū)還介紹了人與機(jī)器人的交互方式、多個(gè)機(jī)器人間的協(xié)作方式，所用的技術(shù)皆來(lái)自工程化項(xiàng)目，是學(xué)習(xí)產(chǎn)業(yè)亟需的智能機(jī)器人技術(shù)的理想平臺(tái)
張銳，北京鋼鐵俠科技有限公司創(chuàng)始人，全國(guó)仿生學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員，全國(guó)工商聯(lián)高端裝備制造與儀器儀表委員會(huì)委員，中關(guān)村高聚工程高端領(lǐng)軍人才，北京市青年托舉工程入選人，青島市拔尖人才，中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)教育工作委員會(huì)委員，教育部高職�？浦悄軝C(jī)器人技術(shù)、高職本科機(jī)器人技術(shù)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)起草委員會(huì)委員，參與制定機(jī)器人領(lǐng)域國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)，承擔(dān)了多個(gè)北京市科技重大專項(xiàng)等省部級(jí)項(xiàng)目。
目錄
基 礎(chǔ) 篇
第1章 移動(dòng)機(jī)器人綜述 1
1.1 移動(dòng)機(jī)器人概述 2
1.1.1 定義與分類 2
1.1.2 發(fā)展歷程 4
1.2 移動(dòng)機(jī)器人的核心技術(shù) 5
1.2.1 環(huán)境感知技術(shù) 5
1.2.2 定位導(dǎo)航技術(shù) 6
1.2.3 路徑規(guī)劃技術(shù) 7
1.2.4 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù) 8
1.2.5 自主決策與學(xué)習(xí)技術(shù) 9
1.3 移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)面臨的挑戰(zhàn) 10
1.3.1 環(huán)境感知的準(zhǔn)確性 10
1.3.2 定位導(dǎo)航的精度與魯棒性 10
1.3.3 路徑規(guī)劃的實(shí)時(shí)性與動(dòng)態(tài)適應(yīng)性 11
1.3.4 運(yùn)動(dòng)控制的穩(wěn)定性與靈活性 11
1.3.5 自主決策與學(xué)習(xí)的智能性與可解釋性 11
1.4 移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 12
1.4.1 多傳感器融合與協(xié)同感知 12
1.4.2 智能化與自主化水平的提升 12
1.4.3 人機(jī)協(xié)作與共融 12
1.4.4 跨領(lǐng)域應(yīng)用拓展 13
1.4.5 標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化發(fā)展 13
1.4.6 人形機(jī)器人的爭(zhēng)議 13
1.4.7 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)腦 13
第2章 語(yǔ)義分割基礎(chǔ) 15
2.1 語(yǔ)義分割的基本概念 15
2.1.1 基本原理 15
2.1.2 應(yīng)用實(shí)例 15
2.2 語(yǔ)義分割算法概述 17
2.2.1 全卷積網(wǎng)絡(luò) 17
2.2.2 U-Net 19
2.2.3 DeepLab 25
2.2.4 Mask R-CNN 43
2.3 語(yǔ)義分割中的關(guān)鍵技術(shù) 44
2.4 評(píng)估與性能指標(biāo) 57
進(jìn) 階 篇
第3章 目標(biāo)檢測(cè)與追蹤 60
3.1 色塊追蹤 60
3.2 目標(biāo)檢測(cè)與物體識(shí)別追蹤 65
3.2.1 YOLOv8簡(jiǎn)介 65
3.2.2 環(huán)境搭建 66
3.2.3 使用YOLOv8進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè) 67
3.2.4 結(jié)合PID控制實(shí)現(xiàn)物體識(shí)別追蹤 68
3.3 基于特征檢測(cè)的圖像拼接技術(shù) 75
3.3.1 環(huán)境準(zhǔn)備 75
3.3.2 特征檢測(cè) 76
3.3.3 特征匹配 77
3.3.4 計(jì)算變換矩陣 78
3.3.5 圖像變換 79
3.3.6 圖像拼接 80
第4章 深度學(xué)習(xí)模型優(yōu)化 82
4.1 目標(biāo)與背景 82
4.2 硬件與軟件環(huán)境準(zhǔn)備 83
4.2.1 硬件要求 83
4.2.2 軟件要求 83
4.2.3 安裝Python及依賴庫(kù) 84
4.3 YOLOv8 模型準(zhǔn)備 85
4.3.1 YOLO系列算法發(fā)展簡(jiǎn)介 85
4.3.2 YOLOv8模型訓(xùn)練 86
4.4 TensorRT 加速 89
4.4.1 工作原理 89
4.4.2 核心功能 89
4.4.3 硬件加速 89
4.4.4 跨框架兼容 90
4.4.5 YOLOv8 模型轉(zhuǎn)換與推理 90
4.4.6 常見(jiàn)問(wèn)題與解決 90
第5章 硬件設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成 92
5.1 系統(tǒng)總體概述 92
5.1.1 系統(tǒng)功能概述 92
5.1.2 系統(tǒng)架構(gòu) 93
5.1.3 應(yīng)用場(chǎng)景 93
5.2 硬件設(shè)計(jì)以及I/O配置 94
5.2.1 核心處理器選型 94
5.2.2 外設(shè)接口設(shè)計(jì) 95
5.3 底盤(pán)控制系統(tǒng) 100
5.3.1 差速移動(dòng)機(jī)器人介紹 100
5.3.2 兩輪差速底盤(pán)原理與特點(diǎn) 103
5.3.3 四輪差速底盤(pán)原理與特點(diǎn) 106
5.4 兩輪差速底盤(pán)與四輪差速底盤(pán)的性能對(duì)比 111
5.4.1 設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu) 111
5.4.2 轉(zhuǎn)彎與機(jī)動(dòng)性 111
5.4.3 控制精度與穩(wěn)定性 112
5.4.4 成本與功耗 112
5.4.5 適用場(chǎng)景 113
5.4.6 輪轂電機(jī)選擇 113
5.4.7 運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和分析 114
5.5 里程計(jì)數(shù)據(jù)采集與位置解算 115
5.5.1 里程計(jì)工作原理 115
5.5.2 里程計(jì)數(shù)據(jù)采集 116
5.5.3 里程計(jì)數(shù)據(jù)處理與融合 124
5.6 數(shù)據(jù)通信模塊 129
5.6.1 數(shù)據(jù)通信模塊概述 129
5.6.2 里程計(jì)數(shù)據(jù)幀的構(gòu)建與發(fā)送 135
實(shí) 戰(zhàn) 篇
第6章 可視化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 137
6.1 Qt開(kāi)發(fā)環(huán)境與項(xiàng)目配置 137
6.1.1 安裝Python和PyQt5 137
6.1.2 使用VSCode設(shè)置開(kāi)發(fā)環(huán)境 138
6.1.3 創(chuàng)建PyQt5項(xiàng)目結(jié)構(gòu) 139
6.2 PyQt5界面開(kāi)發(fā)基礎(chǔ) 143
6.2.1 窗口與布局設(shè)計(jì) 143
6.2.2 常用控件詳解 145
6.2.3 事件與信號(hào)槽機(jī)制 149
6.2.4 常見(jiàn)問(wèn)題與解決方案 154
6.3 Python與Shell腳本的交互 154
6.3.1 Shell腳本簡(jiǎn)介 155
6.3.2 在PyQt5中調(diào)用Shell腳本 155
6.3.3 在PyQt5中觸發(fā)Shell腳本 156
6.3.4 處理腳本執(zhí)行中的錯(cuò)誤與進(jìn)度 158
6.4 多任務(wù)與并發(fā)處理 159
6.4.1 多任務(wù)處理與并發(fā)概述 159
6.4.2 Python 中的并發(fā)處理 159
6.4.3 PyQt5中的并發(fā)處理 160
6.4.4 Python 中的多進(jìn)程 162
第7章 語(yǔ)音控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 164
7.1 系統(tǒng)概述 164
7.1.1 語(yǔ)音控制系統(tǒng)的定義與作用 164
7.1.2 系統(tǒng)的核心組成部分 165
7.1.3 語(yǔ)音控制系統(tǒng)在機(jī)器人中的應(yīng)用場(chǎng)景 165
7.2 語(yǔ)音識(shí)別配置 166
7.2.1 M260C環(huán)形麥克風(fēng)陣列 167
7.2.2 Linux 環(huán)境配置 168
7.3 語(yǔ)音指令啟動(dòng) 169
7.3.1 啟動(dòng)流程 169
7.3.2 主要函數(shù)與調(diào)用流程 170
7.4 語(yǔ)音控制導(dǎo)航系統(tǒng) 170
7.4.1 工作原理 171
7.4.2 語(yǔ)音指令的解析與執(zhí)行 172
7.4.3 語(yǔ)音指令與功能實(shí)現(xiàn) 174
7.5 語(yǔ)音控制物聯(lián)網(wǎng) 175
7.5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制原理 175
7.5.2 串口通信協(xié)議與控制指令說(shuō)明 176
7.5.3 模塊控制示例與語(yǔ)音響應(yīng) 176
第8章 群體協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計(jì) 178
8.1 WebSocket通信原理 178
8.1.1 WebSocket協(xié)議概述 178
8.1.2 WebSocket握手過(guò)程 179
8.1.3 WebSocket協(xié)議的安全性 180
8.1.4 WebSocket協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn) 180
8.1.5 WebSocket協(xié)議的全雙工通信 181
8.1.6 WebSocket與HTTP/2、HTTP/3的對(duì)比 183
8.1.7 WebSocket的底層實(shí)現(xiàn)與擴(kuò)展 184
8.2 群體設(shè)備組網(wǎng)及編隊(duì)控制 185
8.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)與總體設(shè)計(jì) 185
8.2.2 Leader模塊程序解析 186
8.2.3 Follower模塊程序解析 192
8.3 去中心化組網(wǎng)及控制 201
8.3.1 系統(tǒng)架構(gòu) 201
8.3.2 Leader模塊程序解析 203
8.3.3 Follower模塊程序解析 206
8.4 二維柵格地圖合并 215
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