机器人感知与智能 / 普通高等教育新工科机器人工程系列教材
定价：￥39.00
作者： 王建坤
出版时间：2025-11-11
出版社：机械工业出版社
- 机械工业出版社
- 9787111791348
- 1-1
- 563069
- 平装
- 2025-11-11
- 239
内容简介
本书专为深入探讨现代机器人学领域感知与智能的相关理论和技术而编写，涵盖了该领域从基础到前沿的各个方面。本书共12章，第1章为绪论，介绍了机器人技术的基础框架。第2～6章详细介绍了视觉、激光雷达、惯性、声学和力学感知技术，展示了如何让机器人与其周围的环境互动；第7～9章进一步介绍了决策、路径规划和任务规划技术，揭示了如何根据感知信息进行有效的导航和决策；第10～12章深入研究了同步定位与地图构建技术、深度学习技术和大模型技术及其应用，展示了机器人技术的新进展。
本书通过丰富的实例、模拟练习和代码讲解，为学生提供了理论与实践相结合的学习体验。选用本书的教师和学生均可在机械工业出版社教育服务网（www.cmpedu.com）的本书详情页下载配套的程序代码和相关数据。本书适合作为本科院校机器人工程专业教材，也可供相关研究人员和工程技术人员参考。
本书通过丰富的实例、模拟练习和代码讲解，为学生提供了理论与实践相结合的学习体验。选用本书的教师和学生均可在机械工业出版社教育服务网（www.cmpedu.com）的本书详情页下载配套的程序代码和相关数据。本书适合作为本科院校机器人工程专业教材，也可供相关研究人员和工程技术人员参考。
目录
前言
第1章绪论1
11机器人感知与智能概述1
111机器人历史演变与现状1
112感知与智能的融合1
113感知与智能的重要性1
12机器人中的硬件与软件2
13机器人感知与智能的挑战2
131传感器融合2
132数据处理与解析3
133实时决策与响应3
134安全性和人机交互3
135环境复杂性和可变性3
14机器人未来方向与讨论3
141技术进步的预测3
142机器人自主性的提升3
143人机协作的深化4
144伦理、法律和安全问题的讨论4
145复杂环境适应能力的提升4
15软硬件平台及实验介绍4
第2章视觉感知技术5
21视觉感知技术概述5
22彩色相机原理5
221CCD彩色成像原理5
222CMOS彩色成像原理6
223针孔相机模型7
224相机标定方法9
225颜色空间12
23深度相机原理12
231结构光深度相机12
232ToF深度相机13
24应用举例：零件质检15
241表面缺陷检测15
242尺寸测量15
243装配完整性检测16
244自动化生产线的实时监测16
25实验16
251实验设计16
252实验步骤16
参考文献20
第3章激光雷达感知技术21
31激光雷达感知技术概述21
32激光雷达原理22
321时间差测距激光雷达22
322相位测距激光雷达23
323调频连续波激光雷达24
324三角测距激光雷达26
33应用举例：无人驾驶28
331无人驾驶汽车的技术背景28
332典型案例：Waymo的自动驾驶技术28
34实验29
341实验设计29
342实验步骤29
参考文献32
第4章惯性感知技术33
41惯性感知技术概述33
42加速度计原理33
421压电式加速度传感器33
422电容式加速度传感器34
43陀螺仪原理35
431机械陀螺仪35
432光学陀螺仪36
433微机电（MEMS）陀螺仪36
44惯性测量单元原理37
45应用举例：轮腿机器人40
451加速度计和陀螺仪的作用40
452姿态估计41
453运动控制41
454步态规划41
46实验：IMU位姿估计41
461实验设计42
462实验步骤42
参考文献43
第5章声学感知技术44
51声学感知技术概述44
52基础声学原理44
521声波44
522声波的反射与折射46
53声学传感器技术46
531微机电传声器46
532超声波传感器47
533声呐47
54声学信号采集与处理48
541信号采集48
542信号处理49
55应用举例：居家服务机器人51
551语音识别51
552指令理解51
553情感识别51
554声音定位52
555空间感知52
56实验52
561实验设计52
562实验步骤52
参考文献53
第6章力学感知技术54
61力学感知技术概述54
62力的获取方式54
621直接获取54
622间接获取55
63信号转换原理55
631力学信号的本质55
632力传感器常用材料55
633常见的力传感器结构56
634信号的放大和调理58
64噪声的处理59
641噪声的来源分析59
642噪声处理的目的与原理59
643噪声处理技术60
644屏蔽和接地61
65应用举例：工业机械臂63
651夹持力传感器和转矩传感器的关键作用64
652精密装配64
653工业机械臂的运动控制64
654自动化生产线的智能优化64
66实验65
661实验设计65
662实验步骤66
参考文献67
第7章决策技术68
71决策技术概述68
72决策技术原理68
721有限状态机68
722决策树算法70
723马尔可夫决策过程71
724旅行商问题75
73应用举例：物流机器人配送方案77
74实验：决策算法实践77
741实验设计78
742实验步骤78
参考文献80
第8章路径规划技术81
81路径规划技术概述81
82基于搜索的路径规划算法81
821A*算法81
822D*算法83
823人工势场法85
83基于采样的路径规划算法87
831RRT88
832RRT*90
84应用举例：机器人导航91
841环境建模91
842路径生成92
843避障处理92
844动态规划92
85实验92
851实验设计93
852实验步骤93
参考文献96
第9章任务规划技术97
91任务规划技术概述97
92任务规划技术原理97
921任务规划的基本组件98
922任务规划的建模方法99
923任务规划的算法101
93应用举例：机器人自动化装配103
94实验104
941实验设计104
942实验步骤104
参考文献106
第10章同步定位与地图构建技术107
101同步定位与地图构建技术概述107
102同步定位与地图构建技术的种类107
1021激光SLAM107
1022视觉SLAM108
103同步定位与地图构建技术的原理及常见算法110
1031GMapping算法111
1032Cartographer算法111
1033ORBSLAM算法113
1034基于语义的SLAM算法114
104应用举例：机器人地图构建115
1041激光SLAM技术115
1042视觉SLAM技术115
1043语义SLAM技术115
105实验116
1051实验设计116
1052实验步骤116
参考文献121
第11章深度学习技术122
111深度学习技术概述122
112深度学习技术种类122
1121监督学习122
1122无监督学习124
1123半监督学习124
113深度学习原理125
1131神经元与激活函数125
1132网络结构127
1133人工神经网络的训练128
1134过拟合129
114应用举例：机械臂抓取130
1141目标物体的检测和定位130
1142抓取点预测130
115实验131
1151实验设计131
1152实验步骤131
参考文献133
第12章大模型技术及其应用134
121大模型技术概述134
122大模型的原理134
1221时序模型135
1222Encoder结构135
1223Decoder结构139
123大模型的技术种类141
1231Encoderonly结构142
1232Decoderonly结构142
1233EncoderDecoder结构142
124应用举例：大模型操作任务143
125大模型的优势与挑战144
126实验145
1261实验设计145
1262实验步骤145
参考文献146
第1章绪论1
11机器人感知与智能概述1
111机器人历史演变与现状1
112感知与智能的融合1
113感知与智能的重要性1
12机器人中的硬件与软件2
13机器人感知与智能的挑战2
131传感器融合2
132数据处理与解析3
133实时决策与响应3
134安全性和人机交互3
135环境复杂性和可变性3
14机器人未来方向与讨论3
141技术进步的预测3
142机器人自主性的提升3
143人机协作的深化4
144伦理、法律和安全问题的讨论4
145复杂环境适应能力的提升4
15软硬件平台及实验介绍4
第2章视觉感知技术5
21视觉感知技术概述5
22彩色相机原理5
221CCD彩色成像原理5
222CMOS彩色成像原理6
223针孔相机模型7
224相机标定方法9
225颜色空间12
23深度相机原理12
231结构光深度相机12
232ToF深度相机13
24应用举例：零件质检15
241表面缺陷检测15
242尺寸测量15
243装配完整性检测16
244自动化生产线的实时监测16
25实验16
251实验设计16
252实验步骤16
参考文献20
第3章激光雷达感知技术21
31激光雷达感知技术概述21
32激光雷达原理22
321时间差测距激光雷达22
322相位测距激光雷达23
323调频连续波激光雷达24
324三角测距激光雷达26
33应用举例：无人驾驶28
331无人驾驶汽车的技术背景28
332典型案例：Waymo的自动驾驶技术28
34实验29
341实验设计29
342实验步骤29
参考文献32
第4章惯性感知技术33
41惯性感知技术概述33
42加速度计原理33
421压电式加速度传感器33
422电容式加速度传感器34
43陀螺仪原理35
431机械陀螺仪35
432光学陀螺仪36
433微机电（MEMS）陀螺仪36
44惯性测量单元原理37
45应用举例：轮腿机器人40
451加速度计和陀螺仪的作用40
452姿态估计41
453运动控制41
454步态规划41
46实验：IMU位姿估计41
461实验设计42
462实验步骤42
参考文献43
第5章声学感知技术44
51声学感知技术概述44
52基础声学原理44
521声波44
522声波的反射与折射46
53声学传感器技术46
531微机电传声器46
532超声波传感器47
533声呐47
54声学信号采集与处理48
541信号采集48
542信号处理49
55应用举例：居家服务机器人51
551语音识别51
552指令理解51
553情感识别51
554声音定位52
555空间感知52
56实验52
561实验设计52
562实验步骤52
参考文献53
第6章力学感知技术54
61力学感知技术概述54
62力的获取方式54
621直接获取54
622间接获取55
63信号转换原理55
631力学信号的本质55
632力传感器常用材料55
633常见的力传感器结构56
634信号的放大和调理58
64噪声的处理59
641噪声的来源分析59
642噪声处理的目的与原理59
643噪声处理技术60
644屏蔽和接地61
65应用举例：工业机械臂63
651夹持力传感器和转矩传感器的关键作用64
652精密装配64
653工业机械臂的运动控制64
654自动化生产线的智能优化64
66实验65
661实验设计65
662实验步骤66
参考文献67
第7章决策技术68
71决策技术概述68
72决策技术原理68
721有限状态机68
722决策树算法70
723马尔可夫决策过程71
724旅行商问题75
73应用举例：物流机器人配送方案77
74实验：决策算法实践77
741实验设计78
742实验步骤78
参考文献80
第8章路径规划技术81
81路径规划技术概述81
82基于搜索的路径规划算法81
821A*算法81
822D*算法83
823人工势场法85
83基于采样的路径规划算法87
831RRT88
832RRT*90
84应用举例：机器人导航91
841环境建模91
842路径生成92
843避障处理92
844动态规划92
85实验92
851实验设计93
852实验步骤93
参考文献96
第9章任务规划技术97
91任务规划技术概述97
92任务规划技术原理97
921任务规划的基本组件98
922任务规划的建模方法99
923任务规划的算法101
93应用举例：机器人自动化装配103
94实验104
941实验设计104
942实验步骤104
参考文献106
第10章同步定位与地图构建技术107
101同步定位与地图构建技术概述107
102同步定位与地图构建技术的种类107
1021激光SLAM107
1022视觉SLAM108
103同步定位与地图构建技术的原理及常见算法110
1031GMapping算法111
1032Cartographer算法111
1033ORBSLAM算法113
1034基于语义的SLAM算法114
104应用举例：机器人地图构建115
1041激光SLAM技术115
1042视觉SLAM技术115
1043语义SLAM技术115
105实验116
1051实验设计116
1052实验步骤116
参考文献121
第11章深度学习技术122
111深度学习技术概述122
112深度学习技术种类122
1121监督学习122
1122无监督学习124
1123半监督学习124
113深度学习原理125
1131神经元与激活函数125
1132网络结构127
1133人工神经网络的训练128
1134过拟合129
114应用举例：机械臂抓取130
1141目标物体的检测和定位130
1142抓取点预测130
115实验131
1151实验设计131
1152实验步骤131
参考文献133
第12章大模型技术及其应用134
121大模型技术概述134
122大模型的原理134
1221时序模型135
1222Encoder结构135
1223Decoder结构139
123大模型的技术种类141
1231Encoderonly结构142
1232Decoderonly结构142
1233EncoderDecoder结构142
124应用举例：大模型操作任务143
125大模型的优势与挑战144
126实验145
1261实验设计145
1262实验步骤145
参考文献146
