“新一代人工智能理论、技术及应用丛书”序
前言
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 逆运动学研究现状
1.2.2 运动规划算法研究现状
1.2.3 碰撞检测算法研究现状
1.2.4 仿人机器人稳定性研究现状
1.2.5 同时定位和地图构建研究现状
第2章 轮/履式仿人机器人平台介绍
2.1 引言
2.2 结构分析
2.3 硬件系统
2.3.1 双臂作业系统
2.3.2 腰部3-RPS并联机构
2.3.3 移动小车平台
2.3.4 RealsenseD435摄像头介绍
2.4 软件系统
2.4.1 机器人模型
2.4.2 机器人通信
2.5 本章小结
第3章 视觉SLAM三维环境构建
3.1 引言
3.2 相机的模型
3.2.1 坐标系之间的转换关系
3.2.2 Realsense D435坐标转换关系
3.2.3 摄像机的标定
3.3 视觉里程计
3.3.1 常见的特征点检测算法
3.3.2 图像特征点匹配及对比分析
3.3.3 误匹配特征点剔除的实验及改进方法
3.4 相机的运动估计
3.5 关键帧选取策略及闭环检测
3.5.1 关键帧选取
3.5.2 闭环检测
3.5.3 词袋模型
3.6 位姿图优化
3.7 环境构建及实验结果分析
3.7.1 建图的要求及分类
3.7.2 八叉树地图
3.8 本章小结
第4章 非结构化环境重构及目标识别
4.1 引言
4.2 YOLOv3算法介绍
4.2.1 YOLOv3网络模型结构
4.2.2 边界框的预测
4.2.3 损失函数
4.2.4 多种网络对比效果
4.3 网络改进的方法
4.3.1 增加网络层数
4.3.2 重构网络结构
4.3.3 先验框优化
4.3.4 树枝的三维重构
4.3.5 图像背景分割
4.3.6 枝干重构原理
4.3.7 离散精确框的相关性判断步骤
4.3.8 多项式拟合枝干曲线
4.4 本章小结
第5章 轮/履式仿人机器人运动规划
5.1 引言
5.2 基于图的搜索算法
5.2.1 Dijkstra算法
5.2.2 A*算法
5.2.3 LPA*搜索算法
5.2.4 D*Lite算法
5.3 动态路径规划算法
5.3.1 人工势场法
5.3.2 动态窗口法
5.4 基于采样的路径规划算法
5.4.1 RRT算法
5.4.2 RRT*算法
5.5 智能规划算法
5.6 路径平滑处理
5.7 本章小结
第6章 轮/履式仿人机器人模型建立及运动学研究
6.1 引言
6.2 空间描述和变换
6.2.1 位置和姿态的描述
6.2.2 坐标变换
6.3 机器人运动学描述
6.4 正运动学分析
6.4.1 感知系统正运动学
6.4.2 主作业系统正运动学
6.4.3 辅助作业系统正运动学
6.4.4 3-RPS并联机构正运动学
6.5 逆运动学研究分析
6.5.1 主作业系统逆运动学
6.5.2 辅助作业系统逆运动学
6.5.3 3-RPS并联机构逆运动学
6.6 轮/履式仿人机器人稳定判据及行走与作业的逆运动学
6.6.1 稳定判据
6.6.2 上身与腰部适应下身稳定的行走逆运动学
6.6.3 下身与腰部适应上身避障的作业逆运动学
6.7 本章小结
第7章 轮/履式仿人机器人作业臂避障轨迹规划研究
7.1 引言
7.2 作业臂避障规划
7.2.1 作业臂及障碍物几何模型的表达
7.2.2 作业臂与障碍物的碰撞检测
7.2.3 作业臂昀终路径的确定
7.2.4 直线运动轨迹插值
7.3 关节空间下的轨迹规划
7.3.1 三次多项式插值法
7.3.2 高阶多项式插值法
7.4 机器人双臂协调运动规划
7.4.1 工作空间分析
7.4.2 双臂协调摘取任务
7.5 本章小结
第8章 轮/履式仿人机器人在非结构化环境中自主作业验证
8.1 引言
8.2 SLAM系统性能分析
8.2.1 Tum数据集性能测试分析
8.2.2 建图实验
8.3 水果识别及枝干重建实验
8.3.1 实验数据集及相关参数说明
8.3.2 苹果、枝干识别效果
8.3.3 神经网络性能测试
8.3.4 枝干重建实验
8.4 二维空间内路径规划实验
8.5 三维空间内路径仿真实验
8.5.1 RRT*算法的仿真分析
8.5.2 三维空间路径规划
8.6 机器人作业仿真实验
8.6.1 仿真模型建立
8.6.2 正运动学仿真
8.6.3 笛卡儿空间轨迹规划
8.6.4 关节空间轨迹规划
8.7 作业臂避障规划实验
8.8 苹果采摘实验
8.8.1 采摘实验示例
8.8.2 误差校正
8.8.3 双臂作业实验
8.9 本章小结
参考文献
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