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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