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☆ 《機器人手冊》由來自美國、德國、日本、意大利、加拿大等國傢和地區的167位專傢著寫而成，凝聚瞭全球科學傢的科技力量，絕對是機器人領域的百科全書！

　　☆ 這本書是全世界範圍內機器人專傢的心血凝結，反映瞭當前的機器人研究動態，囊括瞭機器人內在的科學原理，機器人愛好者必備佳品！書中的案例都是經典實例，有瞭這本書，你對機器人世界的曆史、現狀和未來都會有很好的掌握！

　　☆ 本手冊內容深入淺齣，並附有大量的實際案例，既方便自主學習也適閤工業應用，是機器人愛好者的良師益友。

內容簡介

　　《機器人手冊第2捲機器人技術》共分3篇，詳細介紹瞭機器人的傳感與感知、操作與接口、移動式和分布式機器人技術。
　　傳感與感知篇介紹用於生成機器人模型及外部環境的機器人的不同感覺形態和跨時空傳感數據整閤。包括力和觸覺傳感器、慣性傳感器、全球定位係統和裏程儀、聲呐感測、距離傳感器、三維視覺及識彆、視覺伺服與視覺跟蹤、多傳感器數據融閤。
　　操作與接口篇介紹瞭機器人與物體之間，機器人與人之間，機器人之間的交互。涵蓋瞭麵嚮操作任務的運動、接觸環境的建模與作業、抓取、閤作機械手、觸覺學、遙操作機器人、網絡遙操作機器人及人體機能增強型外骨骼。
　　移動式和分布式機器人篇介紹瞭輪式機器人運動控製、運動規劃和避障、環境建模、同時定位與建圖、基於行為的係統、分布式和單元式機器人、多機器人係統及網絡機器人技術。
　　本手冊內容深入淺齣，並附有大量的科研實例，便於自學和應用，可作為機器人、人工智能、自動化、控製以及計算機應用等專業科研人員、高校師生的參考用書，也可作為相關專業本科生或研究生的參考教材，還可供機器人業餘愛好者參考。
　　Translation from the English language edition:Springer Handbook of Robotics by Bruno Siciliano and Oussama Khatib�hSpringer�睼erlag Berlin Heidelberg 2008. Springer is a part of Springer Science+Business Media.All Rights Reserved.This title is published in China by China Machine Press with license from Springer. This edition is authorized for sale in China only, excluding Hong Kong SAR, Macao SAR and Taiwan. Unauthorized export of this edition is a violation of the Copyright Act. Violation of this Law is subject to Civil and Criminal Penalties.本書由Springer授權機械工業齣版社在中國境內（不包括香港、澳門特彆行政區以及颱灣地區）齣版與發行。未經許可之齣口，視為違反著作權法，將受法律之製裁。

作者簡介

Bruno Siciliano（布魯諾·西西利亞諾），1987年畢業於意大利那不勒斯大學，獲電子工程學博士學位。控製和機器人技術的專傢，那不勒斯大學計算機和係統工程PRISMA實驗室主任。目前研究力控製、視覺伺服、工業機器人/手操作、輕型柔性手臂、人�不�器人交互以及服務機器人。閤著齣版圖書6本，編輯閤訂本5本，發錶期刊論文65篇，會議論文及專著章節165篇，被世界各機構邀請作瞭85次講座和研討會。施普林格高級機器人報告（STAR）係列、施普林格機器人手冊的閤作編輯，眾多有聲望期刊的編委會成員，許多國際會議的主席或聯閤主席。IEEE會士和ASME會士。IEEE機器人與自動化協會（RAS）主席，曾擔任該協會技術活動副主席和齣版活動副主席，卓越講師，行政委員會和其他幾個協會委員會成員。

　　Oussama Khatib（歐沙瑪·哈提蔔），1980年畢業於法國圖盧茲的高等航空航天研究所（Sup�� Aero），獲電子工程博士學位。斯坦福大學計算機科學教授。當前主要研究以人為本的機器人技術，以及關於人體運動閤成、仿人機器人、觸覺遠程操控器、醫療機器人、與人友好機器人的設計。他在這些領域的研究依賴於他從事25年的研究成果，發錶論文200餘篇。他在世界各機構作瞭50多次主題報告，參與瞭幾百次座談會和研討會。施普林格高級機器人報告（STAR）係列、施普林格機器人手冊的閤作編輯，擔任知名機構和期刊的顧問編輯委員會成員，很多國際會議的主席或聯閤主席。IEEE會士，IEEE機器人與自動化協會（RAS）的卓越講師，管理委員會成員。機器人研究國際基金委員會（IFRR）主席，曾獲日本機器人協會（JARA）研究與發展奬。

內頁插圖

目錄

譯叢序
作者序一
作者序二
作者序三
作者序四
前言
編輯簡介
各篇編者簡介
作者列錶
縮略語列錶
引言

第3篇傳感與感知
第19章力和觸覺傳感器
19.1傳感器類型
19.2觸覺信息處理
19.3集成的需求
19.4總結和展望
參考文獻
第20章慣性傳感器、全球定位係統和裏程儀
20.1裏程儀
20.2陀螺儀係統
20.3加速度儀
20.4慣性傳感器套裝
20.5全球定位係統
20.6全球定位係統和慣導的集成
20.7擴展閱讀
20.8市場上的現有硬件
參考文獻
第21章聲呐感測
21.1聲呐原理
21.2聲呐波束圖
21.3聲速
21.4波形
21.5換能器技術
21.6反射物體模型
21.7僞影
21.8TOF測距
21.9迴聲波形編碼
21.10迴聲波形處理
21.11CTFM聲呐
21.12多脈衝聲呐
21.13聲呐環
21.14運動影響
21.15仿生聲呐
21.16總結
參考文獻
第22章距離傳感器
22.1距離傳感的基礎知識
22.2距離配準
22.3導航與地形分類
22.4結論與擴展閱讀
參考文獻
第23章三維視覺及識彆
23.1三維視覺和基於視覺的實時定位與地圖重建
23.2識彆
23.3結論及擴展閱讀
參考文獻
第24章視覺伺服與視覺跟蹤
24.1視覺伺服的基本要素
24.2基於圖像的視覺伺服
24.3基於位置的視覺伺服
24.4先進方法
24.5性能優化與規劃
24.6 3-D參數估計
24.7目標跟蹤
24.8關節空間控製的Eye-in-Hand和Eye-to-Hand係統
24.9結論
參考文獻
第25章多傳感器數據融閤
25.1多傳感器數據融閤方法
25.2多傳感器融閤架構
25.3應用
25.4結論
參考文獻

第4篇操作與接口
第26章麵嚮操作任務的運動
26.1概述
26.2任務級控製
26.3操作規劃
26.4裝配運動
26.5集成反饋控製和規劃
26.6結論與擴展閱讀
參考文獻
第27章接觸環境的建模與作業
27.1概述
27.2剛體接觸運動學
27.3力和摩擦力
27.4考慮摩擦時的剛體力學
27.5推操作
27.6接觸麵及其建模
27.7摩擦限定麵
27.8抓取和夾持器設計中的接觸問題
27.9結論與擴展閱讀
參考文獻
第28章抓取
28.1背景
28.2模型與定義
28.3可控製的轉動和扭轉
28.4約束分析
28.5範例
28.6結論與擴展閱讀
參考文獻
第29章閤作機械手
29.1發展曆史概述
29.2運動學和靜力學
29.3協同工作空間
29.4動力學及負載分配
29.5工作空間分析
29.6控製
29.7結論與擴展閱讀
參考文獻
第30章觸覺學
30.1概述
30.2觸覺裝置設計
30.3觸覺再現
30.4觸覺界麵的控製和穩定
30.5觸覺顯示
30.6結論與展望
參考文獻
第31章遙操作機器人
31.1綜述
31.2遙操作機器人係統及其應用
31.3控製結構
31.4雙嚮控製和力反饋控製
31.5結論
參考文獻
第32章網絡遙操作機器人
32.1綜述與背景
32.2簡要迴顧
32.3通信與網絡
32.4結論與展望
參考文獻
第33章人體機能增強型外骨骼
33.1外骨骼係統簡述
33.2上肢外骨骼
33.3智能輔助裝置
33.4用於上肢外骨骼增強的控製結構
33.5智能輔助裝置的應用
33.6下肢外骨骼
33.7外骨骼的控製策略
33.8下肢外骨骼設計中的要點
33.9現場就緒的外骨骼係統
33.10結論與擴展閱讀
參考文獻

第5篇移動式和分布式機器人技術
第34章輪式機器人運動控製
34.1背景
34.2控製模型
34.3麵嚮完整性係統的控製方法的適應性
34.4非完整係統的特定方法
34.5補充材料和參考文獻指南
參考文獻
第35章運動規劃和避障
35.1非完整移動機器人：運動規劃滿足控製理論
35.2運動學約束與可控性
35.3運動規劃和小規模控製
35.4局部轉嚮函數與小規模的控製性
35.5機器人和拖車
35.6近似方法
35.7從路徑規劃到避障
35.8避障定義
35.9避障技術
35.10避障中機器人的外形特徵、運動學和動力學
35.11整閤規劃—反應
35.12結論、未來發展方嚮與擴展閱讀
參考文獻
第36章環境建模
36.1曆史性迴顧
36.2室內和結構化環境的建模
36.3自然環境和地形建模
36.4動態環境
36.5結論與擴展閱讀
參考文獻
第37章同時定位與建圖
37.1概述
37.2SLAM：問題定義
37.3三種主要的SLAM方法
37.4結論和未來的挑戰
37.5擴展閱讀建議
參考文獻
第38章基於行為的係統
38.1機器人控製方法
38.2基於行為的係統的基本原理
38.3基礎行為
38.4基於行為係統中的錶示法
38.5基於行為係統中的學習
38.6後續工作
38.7結論與擴展閱讀
參考文獻
第39章分布式和單元式機器人
39.1運動模塊化
39.2機器人操縱的模塊化
39.3幾何重組型機器人係統的模塊化
39.4魯棒性模塊化
39.5結論與擴展閱讀
參考文獻
第40章多機器人係統
40.1背景
40.2多機器人係統的體係結構
40.3通信
40.4群體機器人
40.5不均勻係統
40.6任務分配
40.7學習
40.8應用
40.9結論與擴展閱讀
參考文獻
第41章網絡機器人
41.1概述
41.2技術發展水平和潛力
41.3研究麵臨的挑戰
41.4控製
41.5控製通信
41.6感知通信
41.7感知控製
41.8通信控製
41.9結論與擴展閱讀
參考文獻

前言/序言

　　機器人在達到人類前沿的同時，積極應對著新興領域中齣現的各種挑戰。新一代機器人和人類互動，和人類一起探索、工作，它們將會越來越多地接觸人類及其生活。實用機器人的前景令人信服是半個世紀的機器人科學發展的結果，這種發展將機器人作為現代科學學科建立起來。
　　機器人領域的快速發展推動瞭這本《機器人手冊》的誕生。隨著期刊、會議論文集和專著的增加，參與機器人科學技術研究的人，特彆是剛進入該領域的人，很難跟得上它大範圍發展的腳步。由於機器人技術是多學科交叉的技術，這個任務就顯得尤為艱難。
　　這本手冊依據20世紀80、90年代機器人學的發展成果，這些成果對機器人領域的研究很有參考價值：《機器人策略：規劃和控製》（Brady，Hollerbach，Johnson，Lozano Perez，和Mason，MIT齣版社，1982），《機器人科學》（Brady，MIT齣版社，1989），機器人評論1和2（Khatib，Craig，和 Lozano Pérez，MIT齣版社，1989 和1992）。隨著機器人領域更大的擴展以及嚮其他學科的日漸延伸，人們對一部包含機器人基本知識和先進發展的綜閤性參考手冊的需求越來越強烈。
　　這本手冊是世界各國多位積極參與機器人研究的作者的努力成果。將各位作者組織成一個目標明確、能力卓越的團隊，卓有見地地介紹覆蓋機器人各個領域的知識，這是一項艱巨的任務。
　　這個工程開始於2005年5月，我們和施普林格歐洲工程主管Dieter Merkle及STAR的資深編輯Thomas Ditzinger一起參加會議期間。一年以前，我們和Frans Groen一道發行瞭“斯普林格先進機器人技術”係列小冊子，這個小冊子迅速成為及時傳播機器人技術研究信息的重要媒介。
　　正是在這種背景下，我們開始瞭這個具有挑戰性的任務，滿腔熱情地開始規劃開發技術結構和構建作者團隊。我們構思瞭一部由3層架構、共7篇內容的手冊，在機器人領域已經建立瞭的學術中心、目前正在進行的研發，以及新興應用中獲取該領域多層麵的信息。
　　第一層即第1篇是機器人學基礎。綜閤的方法和技術包含在第二層的四篇中，涵蓋瞭機器人的結構、傳感和感知，操作和接口，移動和分布式機器人。第三層，包括機器人技術在兩個領域先進的應用，分彆是：服務機器人和以人為中心的仿人機器人。
　　為瞭展開上述各部分，我們設想建立一個編輯團隊，來整理作者的稿件，以組成各個章節。一年後我們的七人編輯團隊形成瞭：David Orin，Frank Park，Henrik Christensen，Makoto Kaneko，Raja Chatila，Alex Zelinsky 和Daniela Rus�薄Ｓ姓庋�一批傑齣的學者緻力於這個手冊的編輯工作，該手冊在學術領域一定是高質量、大跨度的。
　　到2005年初，我們的作者超過瞭1150位。為瞭方便內部以及各個章節的交叉參照，把握手冊的編寫進度，我們製作瞭內部網站。第二年，就認真協調瞭手冊的內容。尤其是在2005年和2006年春季的兩個全日製舉行的講習班，大部分作者都齣席瞭。
　　本手冊的每一章都由至少3個獨立的審稿人員進行審稿，通常都會包括那一章的編輯和兩位相關章節的作者，有時候也會由一些該領域的其他專傢進行審閱。必須審讀兩遍，有時候甚至是三遍。在這個過程中，隻要認為有必要，就會加入幾位新的作者。本書大部分章節在2007年夏季之前已定稿，在2008年早春之前書稿已全部完成——那時候，我們收到瞭10000多份電子郵件，匯集瞭來自165位作者的7篇總共64章1650多頁的內容，有950幅插圖，5500篇參考文獻。
　　我們對作者們的腦力勞動深錶謝意，也同樣感謝審稿人員和各部分編輯的盡職盡責。感謝“施普林格科學和工程手冊”的高級經理Werner Skolaut，他全力支持稿件的編輯加工工作，將手冊的編輯和審稿、齣版相結閤，很快成為瞭我們團隊很投入的一名隊員。感謝Le�睺eX的工作人員的高度專業化的工作，他們重新排版瞭所有的文字，重繪和完善瞭很多圖稿，同時在校對材料時及時地和作者互動。
　　在齣版手冊這個想法産生六年之後，這本手冊終於麵世瞭。除瞭它對研究人員的指導意義以外，我們也希望這本手冊能夠吸引一些新的研究者進入機器人領域，激勵這個充滿魅力的領域幾十年的蓬勃發展。每一次努力的完成，總會帶來新的令人振奮的挑戰。在這種時候我們都會提醒我們的研究員——保持前進的梯度。
　　Bruno SicilianoOussama Khatib意大利那不勒斯大學、美國斯坦福大學2008年4月

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