《工作導(dǎo)向創(chuàng)新實(shí)踐教材：智能移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制作與應(yīng)用》介紹了基于PC的智能移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)的研究和實(shí)踐過程。通過“學(xué)中做、做中學(xué)”的方式，按照工作導(dǎo)向和構(gòu)建主義的思路展開，循序漸進(jìn)地介紹和構(gòu)建智能移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)子系統(tǒng)、本能控制子系統(tǒng)、智能控制子系統(tǒng)和傳感檢測(cè)子系統(tǒng)，以及如何基于這些子系統(tǒng)完成機(jī)器人的定位、規(guī)劃、導(dǎo)航、通信和協(xié)作任務(wù)，最后通過將智能移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用到RoboCup中型組足球機(jī)器人競(jìng)賽，介紹智能移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)的硬件集成和軟件開發(fā)技術(shù)。
《工作導(dǎo)向創(chuàng)新實(shí)踐教材：智能移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制作與應(yīng)用》通俗易懂、內(nèi)容豐富，每個(gè)章節(jié)都是基礎(chǔ)理論和應(yīng)用實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，可作為高等本科院校和高職院校的計(jì)算機(jī)、電子信息、自動(dòng)化、機(jī)電一體化等相關(guān)專業(yè)的智能移動(dòng)機(jī)器人課程教材和教學(xué)參考書，也可以作為工程實(shí)訓(xùn)、智能移動(dòng)機(jī)器人競(jìng)賽的實(shí)踐教材和實(shí)驗(yàn)配套教材，同時(shí)還可以作為廣大從事自動(dòng)控制、智能機(jī)器人等系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員、教師或者個(gè)人參考用書。
工作導(dǎo)向創(chuàng)新實(shí)踐教材”叢書自2007年12月出版以來，得到了許多高等本科院校和職業(yè)技術(shù)學(xué)院的關(guān)心與厚愛，在此感謝所有使用過本叢書的老師和同學(xué)。
工作導(dǎo)向的概念，不只是一個(gè)簡(jiǎn)單的概念游戲，而是包含了深刻的哲理。哲理的感悟，源于不斷地實(shí)踐、歸納、推理和再實(shí)踐的螺旋式上升過程。本書的出版更是實(shí)實(shí)在在地體現(xiàn)了這種不斷重復(fù)實(shí)踐、不斷歸納總結(jié)、不斷推陳出新的過程。
本書起源于2005年中科鷗鵬智能科技有限公司與華南理工大學(xué)合作開發(fā)的RoboCup中型組足球機(jī)器人項(xiàng)目。2005年開發(fā)的第一代RoboCup中型組兩輪足球機(jī)器人平臺(tái)在中國(guó)機(jī)器人大賽上首次使用，獲得了三等獎(jiǎng)。在開發(fā)之余，為了更好地推廣足球機(jī)器人，開始了相關(guān)教材的編寫工作，第一稿在2006年基本成型。2007年，中科鷗鵬智能科技有限公司與華南理工大學(xué)繼續(xù)合作開發(fā)了第二代四輪全向移動(dòng)機(jī)器人，并在當(dāng)年的中國(guó)機(jī)器人大賽中獲得了亞軍。為此，該款足球機(jī)器人受到了國(guó)內(nèi)眾多高校的青睞，在不斷的升級(jí)和改造中，陸續(xù)生產(chǎn)、銷售了近百套，客戶遍及國(guó)內(nèi)30多所高等院校，占中國(guó)機(jī)器人大賽RoboCup中型組比賽隊(duì)伍的一半以上。為了能夠更好地服務(wù)這些學(xué)校，我們加緊了該書的編輯和整理工作。但是，從2009年起，受到高校投資規(guī)模收縮和廠商相互惡性競(jìng)爭(zhēng)的影響，中型組足球機(jī)器人市場(chǎng)急劇萎縮，該書的出版就一度擱置了下來。
2011年起，國(guó)內(nèi)服務(wù)機(jī)器人行業(yè)又風(fēng)生水起。無論是RoboCup足球機(jī)器人還是家庭服務(wù)機(jī)器人，其移動(dòng)平臺(tái)和核心的控制技術(shù)基本相同。因此，我們重新開始著手本書的編輯和整理工作。不過，其基本的目標(biāo)讀者發(fā)生了變化，從原來的主要面向RoboCup中型組足球機(jī)器人用戶，調(diào)整為面向整個(gè)服務(wù)機(jī)器人維護(hù)、開發(fā)和研究的用戶，目的是讓未來準(zhǔn)備從事服務(wù)機(jī)器人行業(yè)的學(xué)生和老師能夠不用花費(fèi)太多的時(shí)間在這些基本的共性的技術(shù)方面，能夠快速面向應(yīng)用提出自己的解決方案。
我們希望本書能夠向?qū)W習(xí)機(jī)器人的大學(xué)生和研究生，提供他們?cè)谖磥砺殬I(yè)生活中所需要用到的移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)方案、相應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí)和分析方法。總體而言，本書可作為智能移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì)、制作、維護(hù)、乃至研究的實(shí)踐教材，既適合于高職學(xué)生，又適合于本科生和研究生。
本書的編輯和出版橫跨了七年的時(shí)間，見證了RoboCup中型組足球機(jī)器人競(jìng)賽隊(duì)伍的迅速擴(kuò)張到快速萎縮的整個(gè)過程，再一次驗(yàn)證了急功近利對(duì)一項(xiàng)前沿技術(shù)的興起和發(fā)展沒有益處。同時(shí)期望本書能夠成為智能移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)新的起始點(diǎn)，那就是對(duì)于我們的莫大鼓舞了。
本書由秦志強(qiáng)、彭建盛、陳國(guó)璋編著，在編輯和出版的過程中得到了華南理工大學(xué)閔華清教授、朱金輝博士的大力支持，同時(shí)也得到了深圳市中科鷗鵬智能科技有限公司幾代工程師的不斷實(shí)踐和驗(yàn)證，以及眾多中科鷗鵬用戶提出的寶貴意見和建議，在此一并表示感謝，這些客戶包括中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、北京工商大學(xué)、北方工業(yè)大學(xué)、西安科技大學(xué)、湖南科技大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、武漢工程大學(xué)、上海第二工業(yè)大學(xué)、淮陰工學(xué)院、南通大學(xué)、常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院、西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院、淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院、渝州科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院等。
為了更好地服務(wù)用戶和推動(dòng)智能移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步，中科鷗鵬將投巨資開發(fā)的足球機(jī)器人軟件源代碼面向所有高校用戶開放。
編著者
2012.5
第1章 智能移動(dòng)機(jī)器人及研發(fā)平臺(tái)的構(gòu)建
學(xué)習(xí)情境
任務(wù)1 尋找日常生活中的移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品
任務(wù)2 了解機(jī)器人及智能移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展歷史
任務(wù)3 探究智能移動(dòng)機(jī)器人的通用控制結(jié)構(gòu)
任務(wù)4 構(gòu)建基于PC的智能移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)
任務(wù)5 智能移動(dòng)機(jī)器人研發(fā)平臺(tái)的選擇
工程素質(zhì)和技能歸納
科學(xué)精神的培養(yǎng)
第2章 智能移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)子系統(tǒng)
學(xué)習(xí)情境
任務(wù)1 尋找不同運(yùn)動(dòng)方式的移動(dòng)機(jī)器人
任務(wù)2 了解一些輪式移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)
任務(wù)3 數(shù)學(xué)分析：輪式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
任務(wù)4 構(gòu)建輪式移動(dòng)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
任務(wù)5 典型的移動(dòng)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案
工程素質(zhì)和技能歸納
科學(xué)精神的培養(yǎng)
第3章 智能移動(dòng)機(jī)器人的本能控制子系統(tǒng)
學(xué)習(xí)情境
任務(wù)1 智能移動(dòng)機(jī)器人本能控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)
任務(wù)2 熟悉智能控制與驅(qū)動(dòng)模塊OpenCS-5A/8A
任務(wù)3 掌握智能控制與驅(qū)動(dòng)模塊的使用和操作
任務(wù)4 車載本能控制層經(jīng)典任務(wù)案例分析
任務(wù)5 學(xué)習(xí)典型的控制子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案
工程素質(zhì)和技能歸納
科學(xué)精神的培養(yǎng)
第4章 智能移動(dòng)機(jī)器人的智能控制子系統(tǒng)
學(xué)習(xí)情境
任務(wù)1 智能控制層的硬件選型
任務(wù)2 熟悉智能控制層系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺(tái)
任務(wù)3 編寫第一個(gè)VC++機(jī)器人程序
任務(wù)4 智能移動(dòng)機(jī)器人的目標(biāo)追蹤
工程素質(zhì)和技能歸納
科學(xué)精神的培養(yǎng)
第5章 智能移動(dòng)機(jī)器人的傳感與檢測(cè)子系統(tǒng)
學(xué)習(xí)情境
任務(wù)1 測(cè)距傳感器及其應(yīng)用
任務(wù)2 視覺傳感器及其應(yīng)用
任務(wù)3 全局定位傳感器及其應(yīng)用
任務(wù)4 語音傳感器及其應(yīng)用
任務(wù)5 方位傳感器及其應(yīng)用
工程素質(zhì)和技能歸納
科學(xué)精神的培養(yǎng)
第6章 智能移動(dòng)機(jī)器人的定位、規(guī)劃與導(dǎo)航
學(xué)習(xí)情境
任務(wù)1 智能移動(dòng)機(jī)器人的定位
任務(wù)2 智能移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃
任務(wù)3 智能移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航
工程素質(zhì)和技能歸納
科學(xué)精神的培養(yǎng)
第7章 多智能移動(dòng)機(jī)器人的通信與協(xié)作
學(xué)習(xí)情境
任務(wù)1 構(gòu)建多機(jī)器人系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
任務(wù)2 多機(jī)器人系統(tǒng)的通信實(shí)現(xiàn)
任務(wù)3 多機(jī)器人系統(tǒng)的任務(wù)規(guī)劃
任務(wù)4 多機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃
工程素質(zhì)和技能歸納
科學(xué)精神的培養(yǎng)
第8章 智能移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用--RoboCup足球賽
學(xué)習(xí)情境
任務(wù)1 熟悉和了解RoboCup足球機(jī)器人比賽
任務(wù)2 RoboCup中型組足球機(jī)器人系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
任務(wù)3 RoboCup中型組機(jī)器人的軟件與編程
任務(wù)4 RoboCup中型組足球機(jī)器人的實(shí)戰(zhàn)對(duì)抗演練
工程素質(zhì)和技能歸納
科學(xué)精神的培養(yǎng)
附錄A 配套智能移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)技術(shù)參數(shù)表
參考文獻(xiàn)
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