导语

  

内容提要

  

    本书以地面无人平台的组成、原理、关键技术设计及移动平台应用为研究内容，涵盖设计基础、模块化机器人平台、基于机器人操作系统的无人平台、地面无人平台应用四部分，涉及无人平台发展概述、常用处理器、常用传感器与执行机构、模块化移动机器人平台组成、功能模块、模块化机器人综合设计、机器人操作系统、基于ROS的无人平台综合设计、足球机器人和地面无人平台等内容。本书着重分析了当前地面无人平台测距避障、建图导航、目标识别与跟随、协同编队等关键技术设计方法，介绍了足球机器人、地面无人移动平台在外界环境感知、建图导航、路径规划、目标识别跟随、自主运动和协同控制等方面应用取得的一些进展，对于加深地面无人平台认知理解，促进相关技术提高具有重要的作用和意义。
    本书可以为人工智能、移动机器人、地面无人平台智能控制和系统设计应用研究提供依据，可供科技人员、高等院校师生、无人平台爱好者阅读和参考。

第1篇  设计基础
  第1章  无人平台发展概述
    1.1  移动机器人
      1.1.1  移动机器人的发展
      1.1.2  移动机器人的分类
    1.2  地面无人平台关键技术
    1.3  地面无人系统的智能化标准
    1.4  地面无人平台智能化发展应用
      1.4.1  美国地面无人平台的智能化发展
      1.4.2  我国无人平台的智能化发展
    思考题
  第2章  常用处理器
    2.1  常用处理器概述
    2.2  STM32控制器基本特性
    2.3  STM32控制器内核
    2.4  STM32控制器的外设通道
      2.4.1  通用输入输出GPIO口
      2.4.2  基于定时器的外设通道
      2.4.3  ADC转换通道
      2.4.4  通用同步/异步串行接口
      2.4.5  串行外设接口
      2.4.6  两线串行总线接口
      2.4.7  CAN接口
    思考题
  第3章  常用传感器与执行机构
    3.1  伺服电动机
    3.2  红外测距传感器
    3.3  灰度传感器
    3.4  姿态传感器
    3.5  激光雷达
      3.5.1  单线激光雷达
      3.5.2  多线激光雷达
    3.6  视觉传感器
    思考题
第2篇  模块化机器人平台
  第4章  模块化移动机器人平台组成
    4.1  模块化设计思想和实现意义
    4.2  模块化移动机器人的组成结构
      4.2.1  模块机器人控制器
      4.2.2  运动控制底盘
      4.2.3  红外测距模块
      4.2.4  灰度传感器模块
    思考题
  第5章  功能模块
    5.1  控制面板
      5.1.1  基于GPIO的指示灯显示
      5.1.2  基于GPIO的按键控制
      5.1.3  OLED显示屏显示
    5.2  定时器
      5.2.1  定时器配置方法
      5.2.2  定时器模块的封装应用
    5.3  姿态获取
      5.3.1  基于MPU6050的姿态获取硬件设计
      5.3.2  四元数法获取姿态信息
      5.3.3  程序实现方法
    5.4  红外测距
    5.5  灰度传感器数据获取
    5.6  伺服电动机控制
      5.6.1  伺服电动机模块硬件设计
      5.6.2  仿真确定PID参数
      5.6.3  运动控制实现方案
    思考题
  第6章  模块化机器人综合设计
    6.1  四轮差动运动控制
      6.1.1  直行
      6.1.2  旋转
      6.1.3  复合运动
      6.1.4  四轮差动程序实现
    6.2  红外传感器测距避障
    6.3  灰度传感器黑线循迹
    思考题
第3篇  基于机器人操作系统的无人平台
  第7章  机器人操作系统
    7.1  ROS机器人操作系统概述
    7.2  ROS术语
    7.3  文件结构
      7.3.1  工作目录
      7.3.2  用户功能包
      7.3.3  ROS的系统构建
    7.4  通信方式
      7.4.1  话题和消息
      7.4.2  创建发布者节点
      7.4.3  创建订阅者节点
    7.5  常用命令和常用工具
      7.5.1  常用命令
      7.5.2  常用工具
    思考题
  第8章  基于ROS的无人平台综合设计
    8.1  基于ROS的无人平台组成
    8.2  运动控制
    8.3  基于激光雷达的测距避障
      8.3.1  激光雷达的数据获取
      8.3.2  基于激光雷达的单点避障方法
      8.3.3  激光雷达全面扫描避障方法
    8.4  SLAM建图
      8.4.1  SLAM建图的基本概念
      8.4.2  基于激光雷达的SLAM建图方法
      8.4.3  HectorSLAM算法
      8.4.4  基于SLAM算法建立栅格地图
    8.5  自主导航
      8.5.1  路径规划
      8.5.2  平台定位
      8.5.3  导航输出
      8.5.4  遇到障碍物的恢复行为
      8.5.5  ROS的Navigation系统应用
    8.6  物体检测
      8.6.1  RGB-D相机彩色图像数据获取
      8.6.2  RGB-D相机三维点云数据获取
      8.6.3  基于三维点云的物体识别
    8.7  目标识别与跟随
      8.7.1  目标分割提取和目标定位
      8.7.2  目标跟随
    8.8  多无人平台协同编队
      8.8.1  无人平台协同编队控制方案
      8.8.2  障碍物环境多无人平台避障技术
      8.8.3  仿真试验验证
    思考题
第4篇  地面无人平台应用
  第9章  足球机器人
    9.1  RoboCup中型组机器人概述
    9.2  足球机器人硬件结构
      9.2.1  运动系统
      9.2.2  全景视觉系统
      9.2.3  控球装置
      9.2.4  击球装置
    9.3  足球机器人视觉定位
      9.3.1  全景视觉相机的标定和图像矫正
      9.3.2  足球机器人环境感知算法
      9.3.3  足球机器人自定位算法
    9.4  足球机器人目标追踪
      9.4.1  足球识别
      9.4.2  目标跟踪算法
    9.5  足球机器人群体策略
      9.5.1  足球机器人通信
      9.5.2  多机器人任务分配
      9.5.3  足球机器人角色分配
    思考题
  第10章  地面无人平台
    10.1  地面无人平台组成结构
      10.1.1  结构类型
      10.1.2  典型的平台组成结构——四层递阶式
    10.2  地面无人平台环境感知
    10.3  地面无人平台导航定位
    10.4  地面无人平台路径规划
      10.4.1  全局路径规划
      10.4.2  行为决策及局部轨迹规划
    10.5  地面无人平台运动控制
      10.5.1  路径跟踪控制
      10.5.2  人机智能融合运动控制
    10.6  地面无人平台协同控制
      10.6.1  一致性控制
      10.6.2  群体控制
      10.6.3  会合控制
      10.6.4  编队控制
    思考题
参考文献