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出版者:武汉理工大学出版社

作者:周泽义编

出品人:

页数:219 页

译者:

出版时间:2001年8月1日

价格:10.0

装帧:平装

isbn号码:9787562917151

丛书系列:

图书标签:

• 电子技术
• 实验
• 电路
• 模拟电路
• 数字电路
• 电子元件
• 实践
• 教学
• 高等教育
• 理工科

好的，这是一份关于《现代机器人学导论》的图书简介，内容详实，旨在不提及“电子技术实验”的前提下，独立构建一个具有吸引力的技术类书籍介绍。 --- 现代机器人学导论：从理论基础到前沿应用 作者： 曹建华 教授，张伟 博士 出版社： 创新科技出版社 定价： 128.00 元 内容简介 在二十一世纪，机器人技术已不再是科幻小说的专属领域，而是深入渗透到制造业、医疗健康、太空探索乃至日常生活的方方面面。理解驱动这些复杂系统的基本原理、设计方法和控制策略，是当代工程师和研究人员必备的核心素养。《现代机器人学导论》正是一部旨在系统梳理和深入解析这一交叉学科前沿的权威教材与参考手册。 本书的编写团队汇集了该领域资深学者与具有丰富工程实践经验的专家，他们以严谨的学术态度和清晰的逻辑结构，构建了一个从经典理论到新兴趋势的完整知识体系。全书共分为六大部分，近三十个章节，确保读者能够构建起坚实的理论基石，并掌握实际操作中的关键技术。 第一部分：机器人学的数学与几何基础（第1章至第5章） 本部分是理解后续所有高级主题的基石。我们首先回顾了机器人学所需的线性代数、微分几何等必要的数学工具，并着重于引入空间运动描述的核心概念。 坐标系变换与欧拉角/四元数： 详细阐述了如何利用齐次变换矩阵（Homogeneous Transformation Matrix）精确描述机械臂的位姿，并深入探讨了欧拉角和四元数在避免万向锁问题上的应用与权衡。 运动学： 这一部分是本书的重点之一。我们系统地介绍了正运动学（Forward Kinematics），并利用D-H（Denavit-Hartenberg）参数法提供了一种规范化建模流程。随后，对逆运动学（Inverse Kinematics）进行了详尽的分析，包括解析法和数值解法的适用场景与局限性。 第二部分：机械臂的动力学建模（第6章至第9章） 理解机器人如何运动，需要深入到作用在其关节和连杆上的力与矩。本部分专注于构建精确的动力学模型。 拉格朗日方程与牛顿-欧拉法： 对比分析了两种主流的动力学推导方法。拉格朗日方法侧重于能量的视角，而牛顿-欧拉迭代法则更适合于实时计算和控制器设计。 惯性参数辨识与模型简化： 讨论了在实际工程中，如何通过实验手段辨识连杆的质量、质心和转动惯量，并探讨了在特定应用中（如低速操作）对模型进行有效简化的策略。 第三部分：轨迹规划与运动控制（第10章至第14章） 一个功能强大的机器人系统，其核心在于能否根据任务需求生成平滑、高效且安全的运动路径。 轨迹生成： 涵盖了点到点轨迹生成、多项式插值（三次、五次）以及时间优化方法。重点讨论了如何保证速度、加速度和加加速度的连续性，以减少系统震动。 关节空间与笛卡尔空间控制： 深入剖析了基于PID、力矩反馈以及阻抗控制等经典和现代控制策略。特别引入了雅可比矩阵（Jacobian Matrix）在速度解耦和操作空间力/力矩控制中的应用。 碰撞检测与避障算法： 结合数值优化技术，介绍了基于距离场的实时碰撞检测机制，并展示了如何集成到高层规划模块中，确保机器人工作空间的安全性。 第四部分：多自由度系统与并联机构（第15章至第18章） 现代机器人不再局限于传统的串联结构。本部分扩展了读者的视野，涵盖了更复杂的机构设计。 冗余与欠驱动系统： 分析了当自由度数多于任务需求时（冗余机器人）的优化控制问题，以及自由度不足时（欠驱动系统）的特有挑战。 并联机器人： 重点介绍了Stewart平台等并行机构的运动学特点、优势（高刚度、高精度）和在地面测试、模拟器中的应用。 第五部分：感知与环境交互（第19章至第23章） 机器人要实现自主性，必须能够准确地感知和理解外部世界。本部分侧重于“眼睛”和“皮肤”。 传感器融合技术： 详细介绍了编码器、陀螺仪、加速度计等内部状态传感器的数据如何通过卡尔曼滤波（Kalman Filtering）或扩展卡尔曼滤波（EKF）进行精确的状态估计。 机器视觉与三维重建： 阐述了从二维图像中提取深度信息（如立体视觉、结构光）的方法，以及点云数据处理和特征提取技术在机器人定位与抓取中的应用。 人机协作与触觉反馈： 讨论了新型力矩传感器和触觉阵列在安全人机协作（Cobots）中的部署，以及触觉信息如何增强机器人的精细操作能力。 第六部分：移动机器人与前沿展望（第24章至结束） 本书的最后一部分将焦点转向非固定基座的机器人系统，并展望了该领域的未来发展方向。 移动机器人运动学与定位： 阐述了轮式、履带式和仿生移动机器人的运动模型，并深入讲解了SLAM（同步定位与地图构建）的核心算法，包括滤波方法和图优化方法。 强化学习在控制中的应用： 探讨了如何利用深度强化学习（DRL）来训练机器人在高维状态空间中学习最优的控制策略，特别是在处理不确定性和非线性问题时的潜力。 本书特色与适用对象 《现代机器人学导论》的显著特点在于其理论的深度与工程的广度的完美结合。每章末尾均附有精心设计的习题，旨在巩固读者对核心概念的理解。此外，本书提供了一套基于MATLAB/Simulink和Python/ROS（机器人操作系统）的配套仿真与实验代码示例，使理论知识可以直接转化为实际操作能力。 本书适合对象： 1. 高年级本科生及研究生： 作为机器人学、机械工程、自动化、航空航天等相关专业的专业核心教材。 2. 科研人员与工程师： 希望快速掌握机器人动力学、控制系统设计与前沿感知技术的从业人员。 3. 自学者： 具有扎实数学基础，希望系统学习现代机器人学理论体系的爱好者。 通过本书的学习，读者将不仅能“会用”机器人，更能“理解”机器人设计背后的科学原理，从而在未来的技术创新浪潮中占据有利地位。

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这本书的图表设计简直是教科书级别的典范，如果说文字是骨架，那么这些图表就是赋予其生命的血肉。我通常在阅读技术类书籍时，都会对那些信息密度过大的示意图感到头疼，但这里的插图完全没有这个问题。每一张图都经过了精心的简化和聚焦，只保留了最核心的信息结构，同时通过巧妙的色彩搭配和线条粗细变化，实现了信息层级的完美区分。比如，在讲解晶体管的输入输出特性曲线时，作者不仅提供了标准的图形，还用不同颜色的阴影区域清晰地标示出了饱和区、放大区和截止区的具体范围，并配以简洁的文字注释，使得抽象的电子行为变得可视化、可触摸。这种对视觉传达效率的极致优化，极大地提升了对概念的理解速度，很多需要反复阅读文字才能理解的部分，看一张图就豁然开朗了。这不仅仅是美观的问题，更是对读者认知负荷的有效管理。

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这本书的装帧设计简直是一场视觉的盛宴，封面那种深邃的蓝色调配上银色的烫金字体，透露出一种既严谨又充满未来感的专业气息。我是在书店里偶然瞥见它的，当时就被那种沉稳大气的质感吸引住了。翻开内页，纸张的厚度和光洁度都让人感到愉悦，油墨印刷清晰锐利，即便是那些复杂的电路图和密集的文字，看起来也毫不费力。装订工艺也十分扎实，书脊平整有力，让人相信它能经受住长期翻阅的考验。更让我惊喜的是，它在章节标题和插图说明上运用了不同字号和粗细的对比，使得阅读的层次感非常分明，即便是初次接触这类专业书籍的人，也能很快找到重点。这种对细节的极致追求，从根本上提升了阅读体验，让人在翻阅的过程中，心头会不自觉地涌起一种“物有所值”的满足感。当然，一本好书，外在的美学只是敲门砖，但这份用心，无疑为接下来的知识探索打下了坚实的基础，让人对书的内容抱有更高的期待和敬意。

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对于一名长期在行业内打滚的工程师而言，我最看重的是书籍的“实用参考价值”和“前沿性”。这本书在这两方面都超出了我的预期。它不仅系统地覆盖了基础理论的各个层面，更难能可贵的是，它在每一章的末尾都提供了非常贴合当前工业界实际应用的案例分析和技术选型讨论。比如，在讨论某一类传感器的精度限制时，作者没有停留在理论极限，而是对比了当前市面上几种主流方案的成本、功耗和环境适应性，这种“理论指导实践，实践反哺理论”的闭环思考，对于指导我们日常的项目选型和故障排查具有不可替代的作用。此外，书中还涉及了一些近几年才开始被业界广泛关注的新型材料和器件的工作原理，显示出作者对行业动态保持着高度的敏感性，确保了这本书的知识并非是滞后的，而是能够作为我们面向未来技术发展的重要参考资料。这是一本真正能陪你从入门走向精通，并持续跟进行业前沿的工具书。

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这本书的内容编排逻辑严谨得像一台精密运转的仪器，每一个知识点都像是经过了最精密的计算后才放置在相应的位置。我特别欣赏作者处理复杂概念时的那种抽丝剥茧的能力，比如在讲解信号的调制解调原理时，作者并没有急于抛出那些让人望而生畏的公式，而是先用非常生活化的比喻来构建一个宏观的框架，然后再逐步引入数学模型进行精确的推导，每一步的过渡都自然流畅，毫无生硬的跳跃感。读到那些涉及底层硬件操作的部分时，我发现作者对于实际操作中的“陷阱”和“常见误区”都有非常详尽的标注和分析，这远比单纯的理论阐述要有价值得多，这说明作者绝不是闭门造车，而是真正带着实际经验在撰写。对于我这种习惯于在理论和实践之间反复验证的学习者来说，这种贴近实际的叙述方式，极大地减少了我自行摸索和试错的时间成本，让学习曲线变得异常平滑。它不是简单地罗列知识点，而是在构建一个完整的知识体系，引导读者真正理解“为什么”和“如何做”。

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我必须得说，这本书的语言风格非常独特，它有一种难以言喻的“权威感”和“温度感”并存的特质。初看介绍，我以为会是那种干巴巴的教科书腔调，但实际上，作者的笔触是相当有感染力的。尤其在对一些经典理论进行历史回顾和发展脉络梳理时，文字充满了对前人智慧的敬意，让人在学习技术的同时，也感受到了科学探索的激情和艰辛。虽然主题是高度专业化的，但作者在解释关键术语时，会适当地穿插一些类比和反问，仿佛一位经验丰富的导师正在耳边耐心讲解，而不是冷冰冰的文本堆砌。这种叙事手法有效地消解了专业壁垒，让我的阅读过程充满了发现的乐趣，而不是枯燥的啃书过程。这种平衡拿捏得恰到好处，既保证了学术的严谨性，又成功地激发了读者的求知欲，让人愿意主动沉浸其中，去探索更深层次的奥秘。

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