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編輯推薦

本書由機器人學專傢Maja J. Mataric教授傾力編寫，內容輕鬆易懂，介紹全麵細緻，非常適閤對機器人感興趣的讀者閱讀。通過閱讀本書，讀者既能夠廣泛地瞭解機器人相關的技術和話題，更能夠拓展視野，為深入機器人行業做足準備。

內容簡介

隨著科技事業的不斷發展，軟硬件之間的整閤越來越密切，未來社會是屬於智能化的社會，而機器人也在這樣的大環境下獲得瞭前所未有的發展。本書就是一本非常通俗的機器人學入門級指南，能夠幫助更多的人瞭解機器人學。
本書通過 22 章的內容，全麵細緻地嚮讀者介紹瞭有關機器人學的相關知識。本書從機器人學的定義講起，陸續介紹瞭機器人簡史、機器人的組成部分、效應器和執行器、運動、操作、傳感器、簡單的傳感器、復雜的傳感器、反饋控製、控製架構、錶示、審慎控製、反應控製、混閤控製、基於行為的控製、行為協調、突現行為導航、群機器人、優化機器人以及機器人的未來。
本書內容全麵、講解細緻，非常適閤機器人愛好者以及參加機器人比賽的老師和學生閱讀，也適閤智能新技術領域的從業人員參考學習。

作者簡介

Maja J. Mataric是一位偉大的機器人科學傢，目前正擔任南加州大學計算機科學與神經科學的教授，同時也是該校機器人與嵌入式係統中心的負責人。她還是維特比工程學院的高級副院長和機器人研究實驗室的負責人。曾在2009年獲得美國青年科學傢與工程師總統奬，並被評為機器人領域有影響力的25位女性之一。

目錄

目錄
第1章　機器人學的定義　1

第2章　機器人簡史　5
2．1　控製理論　5
2．2　控製論　5
2．2．1　“機械龜”　6
2．2．2　Braitenberg的“車型機器人”　8
2．3　人工智能　9

第3章　機器人的組成部分　15
3．1　具身化　16
3．2　感知　16
3．3　行動　18
3．4　腦力和體力　19
3．5　自主　20

第4章　效應器和執行器　23
4．1　主動驅動與被動驅動　23
4．2　執行器的類型　24
4．3　電機　25
4．3．1　直流電機　25
4．3．2　齒輪裝置　26
4．3．3　伺服電機　28
4．4　自由度　29

第5章　運動　35
5．1　穩定性　35
5．1．1　靜態穩定性　37
5．1．2　動態穩定性　37
5．2　運動步態　38
5．2．1　步態　38
5．2．2　三角步態和交替三角步態　39
5．2．2　疊波步態　39
5．3　輪子和轉嚮裝置　40
5．3．1　完整性　41
5．3．2　差動驅動　41
5．4　停留在途中vs到達目的地　41

第6章　操作　45
6．1　末端效應器　45
6．2　遙操作　46
6．3　為什麼操作是很睏難的　47

第7章　傳感器　53
7．1　處理層次　56

第8章　簡單的傳感器　63
8．1　主動型傳感器與被動型傳感器　63
8．2　開關　63
8．3　光學傳感器　65
8．3．1　偏振光　66
8．3．2　反射式光傳感器　67
8．3．3　反射光傳感器　68
8．3．4　紅外綫　69
8．3．5　光的調製解調技術　70
8．3．6　光束中斷傳感器　70
8．3．7　轉軸編碼器　70
8．4　電阻位置傳感器　73

第9章　復雜的傳感器　75
9．1　超聲波或聲納探測　75
9．1．1　聲納以前都做瞭什麼？聲納還能用在什麼地方　77
9．1．2　鏡麵反射　78
9．2　激光傳感　80
9．3　視覺感知　82
9．3．1　攝像機　83
9．3．2　邊緣檢測　84
9．3．3　基於模型的視覺　86
9．3．4　運動視覺　87
9．3．5　立體視覺　87
9．3．6　紋理、陰影、輪廓　88
9．3．7　生物視覺　89
9．3．8　機器人視覺　89

第10章　反饋控製　93
10．1　反饋控製或閉環控製　93
10．2　誤差的諸多層麵　94
10．3　一個反饋控製機器人的例子　95
10．4　反饋控製的類型　97
10．4．1　比例控製　97
10．4．2　微分控製　98
10．4．3　積分控製　98
10．4．4　PD和PID控製　99
10．5　前饋或開環控製　100

第11章　控製架構　103
11．1　誰需要控製架構　103
11．2　機器人的編程語言　105
11．3　架構是什麼　106
11．3．1　時間　107
11．3．2　模塊化　107
11．3．3　錶示　108

第12章　錶示　109
12．1　製作地圖的多種方法　109
12．2　機器人能錶示什麼　111
12．3　錶示的開銷　111

第13章　審慎控製　113
13．1　規劃的概念　113
13．2　規劃成本　115

第14章　反應控製　119
14．1　行動選擇　123
14．2　包容式體係結構　124
14．3　如何確定行為的順序　126

第15章　混閤控製　131
15．1　處理世界/地圖/任務的變化　133
15．2　計劃以及重新計劃　133
15．3　避免重新計劃　133
15．4　在綫以及離綫規劃　134

第16章　基於行為的控製　137
16．1　分布式錶徵　140
16．2　一個例子：分布式地圖構建　141
16．2．1　機器人托托（Toto）　141
16．2．2　托托的導航　141
16．2．3　托托的地標檢測　142
16．2．4　托托的地圖構建行為　143
16．2．5　托托行為地圖中的路徑規劃　145
16．2．6　托托地圖的後續工作　146

第17章　行為協調　151
17．1　行為仲裁：做齣選擇　151
17．2　行為融閤：概括　152

第18章　突現行為　157
18．1　一個例子：突現的沿牆移動　157
18．2　整體大於各部分的總和　158
18．3　突現的組件　158
18．4　期待意想不到的事情　159
18．5　對驚喜的預測　159
18．6　好的與壞的突現行為　160
18．7　體係結構以及突現　161

第19章　導航　163
19．1　定位　164
19．2　搜索以及路徑規劃　166
19．3　定位與地圖構建　167
19．4　覆蓋　168

第20章　群機器人　171
20．1　團隊閤作的益處　172
20．2　團隊閤作的挑戰　173
20．3　群體與團隊類型　174
20．4　通信　176
20．5　讓一個團隊同場競技　180
20．5．1　我是領導：集中控製　181
20．5．2　團隊一起完成任務：分布控製　181
20．6　多機器人控製的架構　182

第21章　更上一層樓：學習　185
21．1　強化學習　186
21．1．1　探索　186
21．1．2　探索vs利用　186
21．1．3　控製策略　187
21．2　監督式學習　189
21．3　模仿學習/示範學習　190
21．3．1　人機交互　190
21．3．2　感受任務　192
21．4　學會與遺忘　193
21．4．1　遺忘　193
21．4．2　終身學習　194


第22章　機器人的未來　195
22．1　空間機器人　197
22．2　外科手術機器人　198
22．2．1　觸覺學　198
22．2．2　納米機器人　199
22．3　自重構機器人　199
22．4　人形機器人　200
22．5　社交機器人以及人機交互　200
22．6　服務機器人、行為輔助機器人以及康復訓練機器人　201
22．6．1　服務機器人　201
22．6．2　行為輔助機器人　201
22．6．3　康復訓練機器人　202
22．6．4　社會輔助機器人　202
22．7　教育機器人　203
22．7．1　STEM課題　204
22．7．2　教育機器人　205
22．8　倫理意蘊　205
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