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| 內容簡介： |
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《轮/履式仿人机器人在非结构化环境中自主作业关键技术》主要研究多自由度轮/履式仿人机器人在非结构化环境下自主作业的关键技术。第1、2章介绍研究背景及多自由度轮/履式仿人机器人平台；第3、4章介绍不同几何约束条件下的图像特征匹配算法，通过提高特征点匹配性能和运动估计精度来解决非结构环境下的三维地图构建及重建问题；第5～7章介绍基于路径规划、碰撞检测，以及稳定判据的运动学逆解问题，致力于解决该类机器人在非结构环境中稳定行走与作业的瓶颈问题；第8章进行实验验证。
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目录“新一代人工智能理论、技术及应用丛书”序前言第1章绪论11.1研究背景及意义11.2研究现状41.2.1逆运动学研究现状41.2.2运动规划算法研究现状51.2.3碰撞检测算法研究现状61.2.4仿人机器人稳定性研究现状71.2.5同时定位和地图构建研究现状8第2章轮/履式仿人机器人平台介绍102.1引言102.2结构分析102.3硬件系统112.3.1双臂作业系统122.3.2腰部3-RPS并联机构132.3.3移动小车平台142.3.4RealsenseD435摄像头介绍162.4软件系统172.4.1机器人模型182.4.2机器人通信192.5本章小结21第3章视觉SLAM三维环境构建223.1引言223.2相机的模型223.2.1坐标系之间的转换关系233.2.2RealsenseD435坐标转换关系253.2.3摄像机的标定263.3视觉里程计273.3.1常见的特征点检测算法273.3.2图像特征点匹配及对比分析303.3.3误匹配特征点剔除的实验及改进方法353.4相机的运动估计373.5关键帧选取策略及闭环检测393.5.1关键帧选取393.5.2闭环检测403.5.3词袋模型413.6位姿图优化433.7环境构建及实验结果分析453.7.1建图的要求及分类453.7.2八叉树地图463.8本章小结47第4章非结构化环境重构及目标识别484.1引言484.2YOLOv3算法介绍484.2.1YOLOv3网络模型结构494.2.2边界框的预测504.2.3损失函数524.2.4多种网络对比效果534.3网络改进的方法544.3.1增加网络层数544.3.2重构网络结构554.3.3先验框优化564.3.4树枝的三维重构574.3.5图像背景分割574.3.6枝干重构原理594.3.7离散精确框的相关性判断步骤634.3.8多项式拟合枝干*线654.4本章小结65第5章轮/履式仿人机器人运动规划675.1引言675.2基于图的搜索算法675.2.1Dijkstra算法675.2.2A*算法685.2.3LPA*搜索算法715.2.4D*Lite算法735.3动态路径规划算法735.3.1人工势场法735.3.2动态窗口法755.4基于采样的路径规划算法785.4.1RRT算法785.4.2RRT*算法815.5智能规划算法845.6路径平滑处理845.7本章小结85第6章轮/履式仿人机器人模型建立及运动学研究876.1引言876.2空间描述和变换876.2.1位置和姿态的描述876.2.2坐标变换886.3机器人运动学描述916.4正运动学分析926.4.1感知系统正运动学946.4.2主作业系统正运动学986.4.3辅助作业系统正运动学1006.4.43-RPS并联机构正运动学1026.5逆运动学研究分析1056.5.1主作业系统逆运动学1066.5.2辅助作业系统逆运动学1186.5.33-RPS并联机构逆运动学1206.6轮/履式仿人机器人稳定判据及行走与作业的逆运动学1226.6.1稳定判据1226.6.2上身与腰部适应下身稳定的行走逆运动学1236.6.3下身与腰部适应上身避障的作业逆运动学1256.7本章小结127第7章轮/履式仿人机器人作业臂避障轨迹规划研究1297.1引言1297.2作业臂避障规划1307.2.1作业臂及障碍物几何模型的表达1317.2.2作业臂与障碍物的碰撞检测1347.2.3作业臂昀终路径的确定1377.2.4直线运动轨迹插值1417.3关节空间下的轨迹规划1427.3.1三次多项式插值法1437.3.2高阶多项式插值法1447.4机器人双臂协调运动规划1457.4.1工作空间分析1457.4.2双臂协调摘取任务1477.5本章小结150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1518.1引言1518.2SLAM系统性能分析1518.2.1Tum数据集性能测试分析1518.2.2建图实验1548.3水果识别及枝干重建实验1578.3.1实验数据集及相关参数说明1578.3.2苹果、枝干识别效果1598.3.3神经网络性能测试1608.3.4枝干重建实验1628.4二维空间内路径规划实验1638.5三维空间内路径仿真实验1658.5.1RRT*算法的仿真分析1658.5.2三维空间路径规划1668.6机器人作业仿真实验1688.6.1仿真模型建立1688.6.2正运动学仿真1698.6.3笛卡儿空间轨迹规划1708.6.4关节空间轨迹规划1718.7作业臂避障规划实验1728.8苹果采摘实验1768.8.1采摘实验示例1768.8.2误差校正1798.8.3双臂作业实验1828.9本章小结183参考文献184
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