全面反映新一代信息技術對機器人的變革作用，理論繫統性強、理論聯繫實際，通過本書整合各種智能機器人的近期新應用、科研進展，通過思維導圖、二維碼等構建開放性學習知識體繫。

●第一章 緒論1
1.1智能的概念1
1.1.1人工智能的誕生1
1.1.2圖靈測試2
1.2機器人的概念2
1.2.1機器人的誕生2
1.2.2機器人的種類4
1.3智能機器人的概念5
1.3.1智能機器人的定義5
1.3.2機器人的智能水平評價5
1.4智能機器人的架構7
1.4.1智能機器人的經典架構7
1.4.2智能機器人的網聯雲控架構8
1.5典型的智能機器人10
1.5.1波士頓動力機器人10
1.5.2Pepper12
1.5.3AlphaGo13
1.5.4小途機器人13
1.5.5好奇號火星車14
1.5.6自動駕駛與無人配送15
1.6本章 小結16
1.7習題16
第2章 機器人基礎18
2.1機器人的運動描述18
2.1.1坐標繫與位姿18
2.1.2二維位姿19
2.1.3三維位姿21
2.1.4平移與旋轉24
2.2機器人的感知繫統26
2.2.1機器人傳感器的特性26
2.2.2內部傳感器28
2.2.3外部傳感器32
2.3機器人的通信繫統34
2.3.1有線通信34
2.3.2無線通信36
2.4機器人操作繫統38
2.4.1ROS基礎39
2.4.2ROS應用42
2.5本章 小結45
2.6習題45
第三章 機器人定位與導航47
3.1機器人定位技術47
3.1.1航跡推算47
3.1.2位姿估計49
3.2機器人學中的地圖50
3.2.1使用地圖51
3.2.2創建地圖56
3.2.3定位並建圖60
3.2機器人導航技術63
3.2.1反應式導航64
3.2.2基於地圖的導航67
3.4本章 小結71
3.5習題71
第四章 機器人路徑規劃72
4.1路徑規劃概述72
4.1.1路徑規劃定義72
4.1.2路徑規劃分類73
4.2人工勢場法路徑規劃74
4.2.1勢場法概述74
4.2.2勢場函數建立74
4.3柵格法路徑規劃76
4.3.1狀態空間搜索76
4.3.2A*算法路徑規劃78
4.3.3D*算法路徑規劃80
4.4全覆蓋路徑規劃82
4.4.1全覆蓋路徑規劃問題82
4.4分解法83
4.4.3柵格地圖法85
4.5本章 小結88
4.6習題88
第五章 智能機器人SLAM90
5.1機器人SLAM90
5.1.1SLAM定義91
5.1.2SLAM數學描述91
5.2機器人激光雷達SLAM93
5.2.1激光雷達93
5.2.2基於擴展卡爾曼濾波的SLAM93
5.2.3基於粒子濾波的SLAM97
5.2.4基於圖優化的SLAM98
5.3視覺SLAM基礎101
5.3.1vSLAM的概念101
5.3.2特征提取102
5.3.3視覺裡程計106
5.3.4後端優化與建圖109
5.3.5回環檢測與詞袋模型110
5.3本章 小結114
5.4習題114
第六章 智能機器人視覺115
6.1機器人視覺繫統115
6.1.1機器人視覺的含義115
6.1.2機器人視覺繫統的組成116
6.1.3單目/雙目機器人視覺117
6.1.4RGB-D機器人視覺117
6.2視覺目標檢測方法118
6.2.1R-CNN118
6.2.2FastR-CNN119
6.2.3FasterR-CNN121
6.2.4YOLO123
6.3視覺SLAM方案125
6.3.1ORB-SLAM2127
6.3.2LSD-SLAM129
6.3.3RGB-DSLAM131
6.4深度學習在機器人視覺中的應用132
6.4.1回環檢測133
6.4.2語義地圖134
6.4.3三維重建135
6.4.4人臉識別135
6.5本章 小結136
6.6習題136
第七章 智能機器人語音138
7.1自然語言處理NLP概述138
7.1.1NLP及其歷史138
7.1.2NLP新技術框架139
7.2自然語言處理的深度學習模型和方法140
7.2.1遞歸神經網絡140
7.2.2LSTM141
7.2.2Word2Vec142
7.2.3ELMO144
7.2.4Transformer146
7.2.5BERT149
7.3機器人語音技術AIUI開放平臺152
7.3.1機器人語音技術概述152
7.3.2應用領域153
7.3.3產品框架153
7.4機器人語音解決方案與應用實踐154
7.4.1基於注意力機制的LSTM端到端語音識別154
7.4.2醫療智能問答機器人163
7.5本章 小結169
7.6習題169
第八章 智能機器人創新設計170
8.1激光雷達導航智能車設計案例170
8.1.1案例介紹170
8.1.2方案設計170
8.1.3軟硬件設置172
8.1.4調試與建圖178
8.2視覺導航智能車設計案例181
8.2.1本體設計與制作181
8.2.3軟件體繫架構設計183
8.2.4自主避障方案189
8.3服務機器人設計案例193
8.4本章 小結200
8.5習題200
第九章 ：機器人智能應用開發實踐201
9.1機器人智能應用開發基礎201
9.1.1應用開發平臺201
9.1.2應用開發環境的搭建與配置202
9.1.3智能應用的開發、編譯與調試206
9.2語音交互智能應用開發實踐212
9.2.1語音合成能力集成212
9.2.2語音識別與語義理解能力集成217
9.2.3語義交互綜合應用實踐228
9.3機器人導航智能應用開發實踐246
9.3.1機器人地圖的構建與導航點位247
9.3.2機器人底盤移動能力集成251
9.3.3智能導航應用253
9.4圖像識別智能應用開發實踐254
9.4.1人臉識別能力集成256
9.4.2“人證合一”應用實現259
9.5智能應用開發綜合實踐261
9.5.1綜合開發流程261
9.5.2綜合應用需求262
9.5.3綜合應用的設計與集成262
9.5.4綜合應用的測試與發布270
9.6本章 小結272
9.7習題272
參考文獻274

本書闡述了智能機器人的基本理論及實際應用。全書共分9章，深入淺出地介紹了智能機器人的概念、架構，以及當今世界範圍內典型的智能機器人；講述了機器人運動過程的數學表示方法、機器人的傳感器種類、機器人的通信方式和操作繫統；對移動機器人的定位與建圖技術進行了比較詳細的討論；在機器人的路徑規劃方面，給出了幾種常見的分析方法，對目前應用日益增多的機器人導航方法也作了較為詳盡的介紹；同時，全面闡述了機器人視覺技術與機器人語音技術的常用算法及實際應用；最後兩章內容包含智能機器人的設計案例，以及基於應用平臺的實踐開發。本書提供了豐富的教學資源，並配套編程實驗，以提升學生的實際應用能力。

陳良,高瑜,孫榮川 編