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第1章 绪论 1

1.1 机器人的定义与分类 2

1.1.1 机器人的定义 2

1.1.2 机器人的分类 3

1.2 机器人的发展历程及趋势 5

1.2.1 机器人的发展历程 5

1.2.2 机器人的发展趋势 7

1.3 特种机器人的发展现状和核心技术 10

1.3.1 全球特种机器人发展现状 10

1.3.2 我国特种机器人发展现状 12

1.3.3 特种机器人核心技术 13

1.4 特种机器人的主要应用领域 14

第2章 特种机器人的驱动系统和机构 32

2.1 机器人的基本组成 33

2.2 常用驱动器 34

2.2.1 液压驱动 35

2.2.2 气压驱动 37

2.2.3 电气驱动 38

2.2.4 新型驱动 39

2.3 常见传动机构 40

2.3.1 直线传动机构 40

2.3.2 旋转运动机构 43

2.3.3 减速传动机构 46

2.4 机械臂 49

2.5 机械手 52

2.6 常见移动机构 54

2.6.1 车轮式移动机构 54

2.6.2 履带式移动机构 59

2.6.3 腿足式移动机构 61

2.6.4 其他形式的移动机构 62

第3章 特种机器人的传感技术 63

3.1 概述 64

3.1.1 特种机器人对传感器的要求 64

3.1.2 常用传感器的特性 65

3.1.3 机器人传感器的分类 67

3.2 力觉传感器 69

3.3 触觉传感器 71

3.4 视觉传感器 75

3.5 听觉传感器 80

3.6 嗅觉传感器 84

3.7 接近度传感器 86

3.8 智能传感器 94

3.8.1 智能传感器概述 94

3.8.2 智能传感器的功能与特点 101

3.8.3 智能传感器在机器人中的应用 103

3.9 无线传感器网络技术 104

3.9.1 无线传感器网络的特点 105

3.9.2 无线传感器网络体系结构 107

3.9.3 无线传感器网络的关键技术 109

3.9.4 硬件与软件平台 111

3.9.5 无线传感器网络与Internet的互联 112

第4章 基于视觉的移动机器人定位技术 115

4.1 移动机器人视觉系统 115

4.1.1 机器人视觉的基本概念 115

4.1.2 移动机器人视觉系统的主要应用领域 116

4.1.3 移动机器人单目视觉系统 117

4.1.4 移动机器人双目视觉概述 121

4.2 摄像机标定方法 122

4.2.1 离线标定方法 123

4.2.2 改进的节点提取算法 128

4.2.3 实验结果 132

4.3 路标的设计与识别 135

4.3.1 边框的设计与识别 135

4.3.2 图案的设计与识别 139

4.4 基于路标的定位系统 142

4.4.1 单路标定位系统 142

4.4.2 多路标定位系统 143

4.4.3 误差分析 144

4.4.4 实验验证 146

4.5 移动机器人定位分析 147

4.5.1 Monte Carlo定位算法 147

4.5.2 机器人的实验环境 148

4.5.3 定位误差实验 150

第5章 基于算法融合的移动机器人路径规划 153

5.1 常用的路径规划方法 154

5.2 基于人工势场和A＊算法融合的机器人路径规划 157

5.2.1 人工势场法 157

5.2.2 A＊算法 158

5.2.3 人工势场和A＊算法融合 159

5.2.4 仿真研究 162

5.3 基于人工势场和蚁群算法的机器人路径规划 165

5.3.1 蚁群算法 166

5.3.2 改进的人工势场法 167

5.3.3 基于势场力引导的蚁群算法 168

5.3.4 仿真研究 169

第6章 废墟搜救机器人 171

6.1 废墟搜救机器人概述 172

6.1.1 废墟搜救机器人研究意义 172

6.1.2 废墟搜救机器人研究趋势 173

6.2 废墟搜救机器人硬件系统 174

6.2.1 废墟搜救机器人硬件构成 174

6.2.2 可变形搜救机器人硬件系统 174

6.2.3 可变形搜救机器人运动学模型 179

6.3 废墟搜救机器人控制系统 181

6.3.1 废墟搜救机器人控制系统的要求 181

6.3.2 层次化分布式模块化控制系统结构设计 182

6.4 废墟搜救机器人控制站系统 183

6.4.1 废墟搜救机器人控制站系统特点 183

6.4.2 废墟搜救机器人控制站系统结构 185

6.4.3 废墟搜救机器人控制站工作模式 190

6.5 颠簸环境下废墟搜救机器人自主运动 193

6.5.1 颠簸环境对废墟搜救机器人的运动影响 193

6.5.2 颠簸环境下废墟搜救机器人运动学模型 194

6.5.3 颠簸环境下模糊控制器分析与设计 199

6.5.4 仿真研究 200

第7章 文本问答机器人 206

7.1 文本问答机器人概述 207

7.1.1 文本问答机器人的概念与特点 207

7.1.2 文本问答机器人的发展历程 207

7.1.3 文本问答机器人的分类 208

7.1.4 文本问答机器人的评价指标 212

7.2 文本问答机器人体系结构 212

7.2.1 文本问答机器人基本原理 212

7.2.2 文本问答机器人体系结构 214

7.2.3 文本问答机器人问题分析 215

7.2.4 文本问答机器人信息检索 216

7.2.5 文本问答机器人答案抽取 217

7.3 文本问答机器人关键技术 217

7.3.1 中文分词技术 217

7.3.2 词性标注技术 220

7.3.3 去停用词技术 221

7.3.4 特征提取技术 221

7.3.5 问题分类技术 222

7.3.6 答案提取技术 222

7.4 基于互联网的文本问答机器人的典型应用 223

7.4.1 基于FAQ的受限域文本问答机器人系统结构 223

7.4.2 基于FAQ的受限域文本问答机器人系统功能 224

7.4.3 基于FAQ的受限域文本问答机器人系统特点 226

7.4.4 基于FAQ的受限域文本问答机器人应用领域 227

参考文献 228

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