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第1章 绪论1

1.1 什么是轮式移动机器人1

1.2 轮式移动机器人的种类6

1.3 轮式移动机器人的用途8

1.4 轮式移动机器人的研究内容9

参考文献12

第2章 轮式移动机器人的构造和特征14

2.1 轮式移动机器人的构成14

2.1.1 构成要素14

2.1.2 基本构型16

2.2 典型的轮式移动机器人结构20

2.2.1 传统轮20

2.2.2 全方位轮21

2.2.3 近期新概念轮26

2.3 轮子设计实例研究28

2.3.1 双轮差速移动机器人28

2.3.2 全方位轮式移动机器人30

参考文献34

第3章 轮式移动机器人的运动控制37

3.1 运动学建模37

3.1.1 机器人坐标系37

3.1.2 轮差速移动机器人运动学模型39

3.1.3 全方位移动机器人运动学模型40

3.2 动力学建模43

3.2.1 轮差速移动机器人动力学模型43

3.2.2 全方位移动机器人动力学模型44

3.3 硬件驱动装置49

3.3.1 驱动电机49

3.3.2 位置和速度传感器55

3.3.3 运动控制与驱动器57

3.4 运动控制算法61

3.4.1 传统控制算法61

3.4.2 现代控制算法67

3.5 运动控制实例70

3.5.1 系统结构介绍71

3.5.2 全方位移动机器人的状态方程73

3.5.3 模糊滑模变结构控制方法75

3.5.4 实验结果77

参考文献83

第4章 机器人的感知与环境识别85

4.1 轮式移动机器人内传感器86

4.1.1 位置角度传感器86

4.1.2 速度和角速度传感器89

4.1.3 加速度和角加速度传感器90

4.1.4 姿态角的检测92

4.2 轮式移动机器人外传感器93

4.2.1 触觉与接近感知传感器93

4.2.2 测距传感器94

4.2.3 视觉传感器98

4.2.4 导航相关的传感器102

4.3 轮式移动机器人中的多传感器信息融合105

4.3.1 多传感器信息融合的常用方法105

4.3.2 多传感器信息融合在移动机器人中的应用108

参考文献111

第5章 移动机器人的定位、导航与规划112

5.1 定位112

5.1.1 环境地图的表示方法113

5.1.2 定位的常用方法116

5.1.3 基于概率方法的定位121

5.1.4 同时定位和地图创建127

5.2 导航131

5.2.1 无地图的导航131

5.2.2 基于地图的导航132

5.3 路径规划134

5.3.1 路径规划的常用方法134

5.3.2 智能路径规划算法142

5.3.3 非平坦地形的可通过性分析143

5.4 一个基于异构视觉的自主导航实例147

5.4.1 异构视觉系统构建147

5.4.2 自主机器人移动平台149

5.4.3 自主移动机器人导航的实现150

参考文献159

第6章 机器人的编程与仿真164

6.1 机器人语言164

6.1.1 机器人语言描述164

6.1.2 机器人语言的种类和特点165

6.2 示教与编程167

6.2.1 在线示教与编程167

6.2.2 离线示教与编程168

6.2.3 虚拟示教与编程169

6.3 机器人仿真170

6.3.1 三维建模软件171

6.3.2 三维图形仿真技术172

6.3.3 动力学仿真软件176

6.3.4 常见的动力学发动机178

6.3.5 移动机器人的动力学仿真181

6.4 机器人仿真实例181

6.4.1 移动服务机器人的仿真控制系统181

6.4.2 移动服务机器人系统的仿真过程186

参考文献190

第7章 轮式移动机器人应用实例192

7.1 应用轮式移动机器人的要因192

7.2 竞赛机器人——足球机器人193

7.2.1 机器人足球赛193

7.2.2 足球机器人实例195

7.2.3 足球机器人的发展趋势203

7.3 室内服务型机器人——迎宾机器人205

7.3.1 导游导购和迎宾机器人206

7.3.2 迎宾机器人实例209

7.4 室外移动机器人——助老助行机器人227

7.4.1 助老助行机器人的研究现状227

7.4.2 一种新型助老助行机器人231

7.4.3 助老助行机器人的发展趋势244

参考文献245