机器人概论 9787111333708 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李云江 著

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• 教材
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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111333708

商品编码：29712479361

包装：平装

出版时间：2011-05-01

基本信息

书名:机器人概论

定价：43.00元

售价：29.2元,便宜13.8元,折扣67

作者:李云江

出版社：机械工业出版社

出版日期：2011-05-01

ISBN：9787111333708

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.400kg

编辑推荐

内容提要

　　本书生动地介绍了机器人的起源、发展、分类、应用、组成、功能及应用前景，较系统地介绍了机器人技术的基础知识，在相关章节介绍了若干机器人应用实例，如特种机器人、生物生产机器人、足球机器人、仿生机器人等。并结合大学生的特点，介绍了机器赛的有关知识，比较全面地反映了外机器人研究和应用的*进展。
　　本书内容新颖、逻辑性强，既有普及性，又有深度，图文并茂，可读性强。可使读者（尤其是大学生）初步掌握机器人技术，开阔视野，拓宽思路，并激发他们研究机器人的兴趣。
　　本书适合高等院校机械电子工程、自动化专业的本科生作教材使用，也可供从事机电行业的工程技术人员使用或参考。

目录

前言
章 机器人概述
　1.1 机器人的概念和分类
　　1.1.1 机器人的概念
　　1.1.2 机器人的分类
　1.2 机器人发展史
　　1.2.1 古代机器人一
　　1.2.2 现代机器人二
　　1.2.3 中国机器人的发展
　1.3 机器人的基本结构
　1.4 机器人与人
　1.5 机器人的研究内容
第2章 机器人博览
　2.1 工业机器人
　　2.1.1 概述
　　2.1.2 工业机器人在工业生产中的应用
　　2.1.3 工业机器人的发展趋势
　2.2 特种机器人
　　2.2.1 护士助手
　　2.2.2 口腔修复机器人
　　2.2.3 进入血管的机器人
　　2.2.4 高楼擦窗和壁面清洗机器人
　　2.2.5 清洗巨人
　　2.2.6 汽车加油机器人
　　2.2.7 康复机器人
　　2.2.8 微创外科手术机器人
　2.3 军用机器人
　　2.3.1 机器警察
　　2.3.2 机器工兵
　　2.3.3 机器保安
　　2.3.4 水下机器人
　　2.3.5 未来奇兵
　　2.3.6 太空机器人
第3章 机器人机械结构
　3.1 机器人末端执行器
　　3.1.1 夹钳式取料手
　　3.1.2 吸附式取料手
　　3.1.3 专用末端操作器及换接器
　　3.1.4 仿生多指灵巧手
　3.2 机器人手腕
　　3.2.1 概述
　　3.2.2 手腕的分类
　3.3 机器人手臂
　　3.3.1 手臂直线运动机构
　　3.3.2 手臂回转运动机构
　　3.3.3 手臂俯仰运动机构
　　3.3.4 手臂复合运动机构
　　3.3.5 新型的蛇形机械手臂
　3.4 机器人机座
　　3.4.1 固定式机器人
　　3.4.2 行走式机器人
　3.5 机器人的传动
　　3.5.1 移动关节导轨及转动关节轴承
　　3.5.2 传动件的定位及消隙
　　3.5.3 谐波传动
　　3.5.4 丝杠螺母副及滚珠丝杠传动
　　3.5.5 其他传动
第4章 机器人控制技术
　4.1 机器人控制基础
　　4.1.1 机器人控制系统的特点
　　4.1.2 机器人的控制方式
　　4.1.3 机器人控制系统结构和工作原理。
　　4.1.4 机器人单关节位置伺服控制
　　4.1.5 机器人的力控制
　　4.1.6 机器人智能控制
　4.2 机器人传感器
　　4.2.1 机器人传感器概述
　　4.2.2 内部传感器
　　4.2.3 外部传感器
　　4.2.4 多传感器融合
　4.3 机器人编程
　　4.3.1 机器人编程系统及方式
　　4.3.2 对机器人的编程要求
　　4.3.3 机器人编程语言的类型
　　4.3.4 动作级语言
　　4.3.5 对象级语言
第5章 特种机器人应用
　5.1 特种机器人应用的意义
　5.2 特种机器人系统
　　5.2.1 特种机器人的共性技术
　　5.2.2 基于行为的特种机器人体系结构
　　5.2.3 特种机器人重点研究的科学问题
　5.3 特种机器人应用实例
　　5.3.1 水下机器人
　　5.3.2 地面移动机器人
　　5.3.3 空中机器人（无人机）
　　5.3.4 空间机器人
第6章 生物生产机器人
　6.1 生物生产机器人概述
　　6.1.1 生物生产机器人的独特性
　　6.1.2 生物生产机器人的作业对象
　6.2 生物生产机器人的基本组成
　6.3 生物生产机器人的应用实例
　　6.3.1 番茄收获机器人
　　6.3.2 黄瓜收获机器人
　　6.3.3 草莓收获和拣选机器人
　　6.3.4 多功能机器人
　　6.3.5 植物保护机器人
　　6.3.6 肉品加工机器人
第7章 仿生机械学
　7.1 仿生机械学定义
　7.2 仿生机械简史
　7.3 仿生机械学的研究领域
　7.4 仿生设计
　　7.4.1 生物形态与工程结构
　　7.4.2 生物形态与运动
　7.5 仿生机械与机器人技术、康复工程
　　7.5.1 仿生机械与机器人技术
　　7.5.2 仿生机器人的研究
　　7.5.3 康复工程与假肢技术
　7.6 仿生机械实例
　　7.6.1 仿生机器蟹
　　7.6.2 水母机器人
　　7.6.3 仿生机器鱼
　　7.6.4 机器龙虾
　　7.6.5 仿生企鹅
　　7.6.6 机器苍蝇
　　7.6.7 机器雨燕
　　7.6.8 仿生蚱蜢跳跃机器人
　　7.6.9 仿生机器人壁虎
　　7.6.10 仿生快速穿越沙地机器人
　　7.6.11 仿生机器蛇
　　7.6.12 水面行走机器人
第8章 机器赛
　8.1 梦想从机器人开始
　8.2 智能足球机器人系统概述
　　8.2.1 智能足球机器人系统
　　8.2.2 智能足球机器人系统的产生
　　8.2.3 智能足球机器人在中国的发展
　8.3 智能足球机器人系统的组成及其应用
　　8.3.1 智能足球机器人系统的组成
　　8.3.2 智能足球机器人系统的应用
　8.4 智能小型足球机器人的本体结构
　　8.4.1 机械子系统
　　8.4.2 控制子系统
　　8.4.3 板载软件
　8.5 智能小型足球机器人系统的通信系统与电源子系统
　　8.5.1 无线通信系统的组成
　　8.5.2 电源子系统
　8.6 智能中型足球机器人的硬件结构
　　8.6.1 硬件结构组成
　　8.6.2 机械结构
　　8.6.3 微处理单元
　8.7 智能中型足球机器人系统的软件结构
　　8.7.1 视觉子系统
　　8.7.2 通信子系统
　　8.7.3 决策子系统
　　8.7.4 控制子系统
第9章 前沿机器人
　9.1 仿人机器人
　　9.1.1 仿人机器人的发展历史和研究现状
　　9.1.2 立体视觉系统
　　9.1.3 五指灵巧手
　　9.1.4 二足步行机构
　　9.1.5 人机交互技术
　　9.1.6 仿人机器人的发展方向
　9.2 微型机器人与微操作
　　9.2.1 微型机器人的概念及其发展现状
　　9.2.2 微型机器人
　　9.2.3 微操作机器人
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《智能机器人的科学与艺术》 一、 机器人：从梦想照进现实的演化史诗 长久以来，人类便对能够独立思考、执行任务的机械生命充满了无限遐想。从古代的 automata，到科幻作品中形态各异的机器人，它们不仅是技术进步的象征，更是人类探索自身潜能、挑战自然边界的映照。本书《智能机器人的科学与艺术》旨在带领读者穿越时空的维度，深入探究机器人技术从一个模糊的科学幻想，一步步演化为深刻影响我们生活、工作乃至社会结构的现实科技的壮阔历程。 我们将从机器人概念的源头追溯。在古希腊神话中，赫菲斯托斯创造的金属仆人，便已隐约可见早期人类对智能机械的渴望。文艺复兴时期，达芬奇精巧的机械骑士模型，更是以惊人的预见性，勾勒出了早期仿生机器人的雏形。而真正将“机器人”这一概念注入现代文化基因的，无疑是捷克作家卡雷尔·恰佩克在1920年推出的戏剧《罗萨姆的万能机器人》（R.U.R.）。剧中的“机器人”（Robota，意为“苦力”），虽然被设定为没有情感的劳动力，却引发了关于人工智能、自由意志乃至人类与创造物之间关系的深刻哲学讨论，为后来的机器人学研究奠定了思想基石。 本书并非简单罗列技术名词，而是将机器人技术的发展置于历史、哲学、社会和文化的大背景下进行审视。我们将解析不同时代背景下，人们对机器人的期望与恐惧如何塑造了技术的发展方向。例如，二战后自动化浪潮的兴起，催生了工业机器人的诞生，它们以精准、高效和不知疲倦的特性，彻底改变了制造业的面貌。而随着计算机科学、人工智能和传感技术的飞速发展，机器人的能力边界不断拓展，它们不再局限于预设的轨道，而是开始学习、感知、决策，朝着更智能、更通用的方向迈进。 我们还会深入探讨那些在机器人发展史上留下浓墨重彩的里程碑式人物和事件。从艾伦·图灵关于机器智能的理论设想，到约翰·麦卡锡首次提出“人工智能”概念，再到早期符号主义和连接主义的论战，这些思想的碰撞与演进，为后来驱动机器人行为的算法奠定了理论基础。同时，本书也将回顾第一台通用型机器人、第一台行走机器人、第一台能够进行复杂交互的仿人机器人等关键技术的突破，解析其背后的科学原理与工程挑战。 二、 机器人的“大脑”：感知、认知与决策的奥秘 机器人之所以能被视为“智能”，其核心在于其“大脑”——感知、认知与决策系统。本书将层层剥开这些复杂系统的面纱，以通俗易懂的语言，揭示机器人如何理解我们所处的世界。 感知系统是机器人与外界进行信息交互的“眼睛”和“耳朵”。我们将详细介绍各种传感器的工作原理，包括： 视觉传感器（摄像头）： 从简单的图像采集到复杂的图像识别，我们将探讨如何利用卷积神经网络（CNN）等深度学习技术，让机器人“看到”并理解图像中的物体、场景甚至人物的情绪。我们将深入讲解目标检测、图像分割、物体识别等关键技术，以及它们在机器人导航、抓取和交互中的应用。 听觉传感器（麦克风）： 机器人如何“听懂”我们的指令？我们将介绍语音识别技术，从声学模型到语言模型，解析机器人如何将人类的语音转化为可执行的命令。同时，我们也会探讨语音合成技术，让机器人能够用自然流畅的语言与我们交流。 触觉传感器： 机器人如何感知物体的质地、形状和力度？我们将讲解力觉传感器、触觉阵列等，以及它们在机器人精细操作、安全交互方面的作用。 激光雷达（LiDAR）和超声波传感器： 这些“眼睛”如何为机器人绘制周围环境的三维地图？我们将分析它们的工作原理，以及如何通过SLAM（同步定位与地图构建）技术，让机器人实现自主导航和路径规划。 惯性测量单元（IMU）： 机器人如何感知自身的姿态和运动？我们将讲解陀螺仪和加速度计，以及它们在机器人平衡、稳定和精确运动控制中的作用。 认知系统则是机器人“理解”和“思考”的核心。这涉及到从感知信息中提取有意义的知识，并进行推理和判断。 机器学习与深度学习： 我们将重点介绍机器学习，尤其是深度学习在机器人认知中的革命性作用。从监督学习、无监督学习到强化学习，我们将解释各种学习范式如何赋能机器人从数据中学习规律，提升性能。特别地，我们将深入探讨各种神经网络架构，如全连接网络、循环神经网络（RNN）、长短期记忆网络（LSTM）以及Transformer等，解析它们在处理序列数据、文本理解和复杂模式识别上的优势。 知识表示与推理： 机器人如何存储和利用知识？我们将介绍符号主义方法，如知识图谱、逻辑推理，以及它们如何帮助机器人进行常识推理和规划。同时，我们也会探讨混合方法的潜力，将符号推理与连接主义的感知能力相结合，构建更强大的认知系统。 自然语言处理（NLP）： 机器人如何理解人类的语言，并以人类能理解的方式回应？我们将深入探讨NLP的各个方面，包括文本分词、词性标注、句法分析、语义理解以及对话管理。我们将展示先进的语言模型如何实现更自然的交流，让机器人成为真正意义上的智能助手。 决策系统则是机器人“行动”的指挥官。基于感知和认知的结果，机器人需要决定下一步该做什么。 路径规划与导航： 如何让机器人在复杂的环境中找到最优路径？我们将介绍A算法、Dijkstra算法等经典路径规划算法，以及它们在机器人自主导航中的应用。 运动控制： 如何让机器人的手臂、腿部或其他执行器精确地完成动作？我们将讲解PID控制、模型预测控制等经典控制理论，以及更先进的强化学习在运动控制中的应用，让机器人能够实现平稳、协调的运动。 任务规划与执行： 机器人如何分解复杂任务，并按部就班地完成？我们将介绍基于规则的系统、基于AI的规划方法，以及它们如何让机器人能够独立完成一系列复杂的任务，例如组装产品、清理房间等。 人机交互决策： 机器人如何判断何时以及如何与人类进行交互？我们将探讨情感识别、意图识别以及用户建模等技术，让机器人能够更好地理解人类的需求和情绪，做出更恰当的反应。 三、 机器人的“身体”：从机械结构到仿生形态 机器人的“身体”是其执行任务的物理载体，其设计与实现直接关系到机器人的功能、灵活性和适应性。本书将详细剖析机器人身体的演进与创新。 工业机器人： 从最初笨重的机械臂，到如今拥有高精度、高速度和高灵活性的多轴机器人，我们将回顾工业机器人在自动化生产线上的发展历程，解析其在汽车制造、电子组装等领域的关键作用。我们将探讨伺服电机、减速器、末端执行器等核心部件的技术演进，以及它们如何协同工作，实现高效的生产。 移动机器人： 轮式机器人、履带式机器人、无人机、水下机器人……它们如何实现自主移动？我们将深入探讨各种移动平台的驱动技术、悬挂系统以及越障能力。特别地，我们将重点关注无人机的空中动力学、飞行控制以及自主导航技术，解析它们在物流、勘测、摄影等领域的广泛应用。 仿人机器人： 模拟人类形态和运动是机器人领域长期追求的目标。我们将解析仿人机器人的设计挑战，包括双足行走、平衡控制、精细操作以及人机交互。本书将介绍例如Atlas、ASIMO等经典仿人机器人的研发历程，分析它们在步态生成、力量控制以及适应复杂地形方面的技术突破。 特种机器人： 针对特定场景和任务设计的机器人，如医疗机器人、搜救机器人、空间机器人等，它们在设计上往往需要考虑极端的环境条件和高度专业化的功能。我们将探讨这些特种机器人在材料选择、驱动方式、传感配置以及安全冗余设计上的独到之处。 四、 机器人与未来：重塑社会、经济与伦理的深刻变革 机器人技术的飞速发展，不仅带来了技术上的革新，更深刻地影响着我们的社会、经济和伦理观念。本书将以广阔的视野，探讨机器人技术对未来的潜在影响。 工作与就业： 自动化和人工智能的普及，将不可避免地改变就业结构。我们将分析哪些职业可能面临被取代的风险，哪些新兴职业将应运而生。本书将探讨如何通过教育改革、技能培训以及社会保障体系的完善，来应对就业市场的挑战，实现人机协同的未来。 医疗健康： 医疗机器人正在以前所未有的方式改变着诊断、治疗和康复。从微创手术机器人到智能护理机器人，它们将如何提高医疗效率、降低医疗成本、改善患者体验？我们将深入探讨机器人技术在远程医疗、个性化治疗和老年护理领域的巨大潜力。 生活方式： 智能家居机器人、服务机器人，将如何渗透到我们的日常生活？从清洁打扫到陪伴老人，机器人将如何解放我们的双手，提升生活品质？本书将展望智能机器人如何为我们创造更便捷、更舒适、更智能的居住环境。 伦理与法律： 随着机器人能力的增强，一系列新的伦理和法律问题也随之而来。例如，机器人的责任归属、数据隐私、算法偏见等。本书将引导读者思考这些重要议题，并探讨如何制定合理的法规和伦理准则，确保机器人技术的发展符合人类的根本利益。 人机关系： 机器人将如何与人类共存，甚至成为我们的伙伴？我们将探讨情感计算、共情机器人等前沿领域，以及它们如何塑造未来人机交互的新模式。机器人是否会拥有情感？它们与人类的关系将走向何方？这些引人深思的问题，将是本书探讨的重要内容。 《智能机器人的科学与艺术》并非止步于对当前技术的梳理，更致力于激发读者对机器人未来发展的想象与思考。我们相信，通过对机器人科学与艺术的深入理解，人类将能更好地驾驭这项强大的技术，创造一个更加美好、智能和包容的未来。这是一场关于智慧、创造与未来的探索之旅，期待与您一同启程。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计和印刷质量真是没得说，拿到手里就感觉很扎实，封面色彩搭配得恰到好处，既有科技感又不失稳重，让人一看就觉得是本有分量的专业书籍。内页纸张选择了哑光处理，阅读起来眼睛非常舒服，长时间翻阅也不会有那种刺眼的白光。排版布局也相当用心，章节标题和正文的字号、行距都经过了精心的调整，即便是初次接触这类专业书籍的读者，也不会感到阅读上的压力。特别是图表的绘制，线条清晰、标注明确，很多复杂的系统架构图和算法流程图，通过图示化后理解起来比纯文字描述直观太多了，这对于理工科的学习者来说简直是福音。细节之处见真章，比如书脊的粘合度，感觉能经得起反复翻阅和携带，这体现了出版方对学术书籍质量的重视。整体来说，从一本专业书籍最基础的物理形态上，它已经为读者构建了一个非常积极和友好的学习开端，让人对接下来阅读的内容充满了期待和信心，仿佛捧着的不是一本普通的教材，而是一件精心制作的知识载体。

评分☆☆☆☆☆

与其他同类书籍相比，我发现这本书最大的亮点在于其对“系统集成”和“跨学科融合”的重视。机器人学绝非孤立的学科，它横跨了机械、电子、计算机科学乃至人工智能等多个领域。这本书的处理方式非常高明，它没有将这些分支知识点割裂开来单独讨论，而是始终强调它们是如何作为一个有机整体协同工作的。例如，在讨论视觉伺服控制时，作者会清晰地勾勒出从图像采集、特征提取、姿态估计到最终运动控制指令发送的完整数据流和信号传递路径，这使得读者能够跳出单一学科的视角，建立起对整个机器人系统的全局观。很多教材会把硬件和软件分离讲解，但这本书在讲解软件算法时，会不时地引用到具体的硬件限制（如计算延迟、传感器噪声模型），这种紧密的结合，让学习者能够提前预见到理论模型在实际工程落地中可能遇到的挑战。这种强调“工程实践思维”的写作风格，对于培养未来能够真正动手解决问题的工程师而言，具有不可替代的价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书在内容深度上展现出了一种惊人的平衡感——它既能满足入门者的基本认知需求，又对资深研究者保持了足够的学术吸引力。对于那些刚踏入机器人领域的新人来说，书中对基础控制理论、传感技术以及运动学基础的讲解，详略得当，没有过多地纠缠于复杂的微分方程证明，而是侧重于对核心思想和应用意义的阐释，这使得学习过程既扎实又不至于枯燥。然而，当涉及到更前沿的路径规划算法或是机器学习在机器人决策中的应用时，作者又毫不含糊地展现了其深厚的专业功底，文献引用翔实，理论推导严谨，甚至触及了一些目前行业内仍在探讨的难点问题。我发现，即便是那些我自认为已经掌握得比较好的部分，再读一遍作者的论述，总能发现自己之前理解上的盲点或思维的局限性。这种“老树开新花”的阅读体验，证明了这本书的价值不仅仅在于传递信息，更在于重塑和优化读者的知识框架。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书的叙事逻辑和知识体系的搭建简直是教科书级别的典范。作者显然对机器人学的整体脉络有着极其深刻的理解，他没有急于抛出那些晦涩难懂的数学公式，而是像一位经验丰富的老教授在循循善诱。第一部分对机器人历史和基本概念的梳理，处理得极其到位，它将一个庞大且跨学科的领域，拆解成了若干个相互关联、层层递进的小模块，这种由宏观到微观、由概念到实现的过渡是如此的自然流畅。我尤其欣赏作者在引入新概念时，总会先提供一个非常贴近现实生活的应用场景作为引子，让读者立刻就能明白“我为什么要学这个”以及“这个知识点在实际中扮演什么角色”。这种“情境化学习”的方法极大地降低了学习曲线的陡峭程度。后续章节的衔接也处理得非常巧妙，前一个知识点的结论往往会自然地引出下一个知识点的探讨方向，形成了一个坚实的知识闭环，让人感觉每读完一页，知识的结构都在稳固地向上延伸，而不是零散地堆砌。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格给我的感觉是严谨中带着一种克制的幽默感，读起来非常舒服。作者的用词精准到位，极少使用那些故作高深的行话来故弄玄虚，每一句话似乎都是经过反复斟酌，力求信息密度最大化，但同时又确保了流畅性和可理解性。我特别喜欢书中穿插的一些简短的案例分析或者历史小插曲，它们像是给紧张的理论学习过程中注入的一股清泉，不仅调剂了气氛，更重要的是，它们为抽象的理论提供了具象化的脚注。比如，在介绍某种经典抓取策略时，作者可能会顺带提及这项技术在哪个早期的太空任务中起到了关键作用，这种历史背景的补充，极大地丰富了知识的维度。这种写作态度，让我感觉作者不仅是一位技术专家，更是一位优秀的教育者，他深知如何引导人心，如何将枯燥的知识点转化为引人入胜的故事。读完之后，我不仅学到了知识，更被这种对科学探索的热忱所感染。