内容提要

本书阐述了智能机器人的基本理论及实际应用。全书共9章，深入浅出地介绍了智能机器人的概念、架构，以及当今世界范围内典型的智能机器人；讲述了机器人运动过程的数学表示方法、机器人的传感器种类、机器人的通信方式和操作系统；对移动机器人的定位与建图技术进行了比较详细的讨论；在机器人的路径规划方面，给出了几种常见的分析方法，并详尽介绍了目前应用日益增多的机器人导航方法；同时，全面阐述了机器人视觉技术与机器人语音技术的常用算法及实际应用；最后两章内容包含智能机器人的设计案例，以及基于应用平台的实践开发。本书提供了丰富的教学资源，并配套编程实验，以提升学生的实际应用能力。

本书可作为高等院校人工智能、机器人工程、智能制造、电气工程及其自动化等专业的教材，也可供从事智能机器人研发的技术人员学习参考，还可作为机器人控制方向研究人员的参考用书。

前言

机器人技术已广泛应用于制造业、服务业、农业、航空航天等众多领域，极大地提高了生产效率和人民的生活水平，推动了社会的发展并带来了巨大的经济效益。在当今人类的日常工作与生活中，各式各样的机器人无处不在：自动导航扫地机器人以极高的覆盖率清扫地面，汽车生产线上的机械手臂夜以继日地进行焊接组装，玉兔号月球车将中华民族的奔月神话变成现实，围棋机器人AlphaGo战胜了世界排名第一的人类棋手。

目前，各行各业对机器人的需求量不断增大，机器人的智能化水平也显著提升。我国智能机器人的研究工作起步较晚，但在国家的大力支持和科研人员的不懈努力下，在工业机器人和服务机器人方面已取得较好的成绩。为了满足国内智能制造与智能装备领域对机器人专业技术人才的需求，以及满足高校新工科专业建设要求，机器人工程、智能制造等本科专业在近几年应运而生。除此之外，许多传统的自动化相关专业也增加了机器人相关的课程，主要教学内容涉及机器人数学基础、机器人传感器、机器人操作系统、机器人定位与导航、机器人视觉、机器人语音等。机器人学是一门高度交叉的前沿学科，需要大量知识面广、应用性强的图书作为授课教材或重要参考书。本书包括机器人学的基础理论知识和应用实践案例，内容丰富，编排得当，可读性好，是一部适合本科生、研究生及研发人员阅读的机器人学著作。

本书共9章，介绍机器人的概况、数理基础、运动学、定位、建图、规划、感知、视觉、语音、编程、应用等内容。

第1章简述机器人的起源、发展、特点与分类，讨论了智能机器人的概念与架构，并列举了当今先进智能机器人的案例。

第2章讨论机器人的数学基础，包括空间质点的表示、二维位姿、三维位姿，以及齐次坐标变换，并介绍了机器人的感知系统、通信系统及操作系统。

第3章阐述机器人的定位方法，即航迹推算和位姿估计，基于扩展卡尔曼滤波方法分析了定位与建图的关系，并简述了机器人导航技术。

第4章涉及机器人路径规划方法的定义及分类，着重分析人工势场法中势场函数的建立，然后介绍栅格法中最常用的A*算法和D*算法，最后探讨移动机器人全覆盖路径规划方法。

第5章详细研究机器人同步定位与建图技术，包括基于激光雷达传感器的方法和基于视觉传感器的方法，并介绍了相关的数学算法、实现步骤及优化过程。

第6章主要介绍机器人视觉的基础知识与理论，包括视觉系统的组成、目标检测方法、视觉定位建图方法及深度学习在机器人视觉中的应用。

第7章主要讨论自然语言处理的发展历史，引出基于深度学习的全新技术框架，集中展示了该领域常用的深度学习模型，并介绍了语音识别和智能问答的应用案例。

第8章通过对激光雷达导航智能车、视觉导航智能车及服务机器人“小途”这3个应用案例的介绍，重点探讨了智能机器人的外观设计、软硬件设置、系统架构及场景应用。