Mobile Robots in Rough Terrain pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Iagnemma, Karl/ Dubowsky, Steven

出品人:

页数:110

译者:

出版时间:

价格:99

装帧:HRD

isbn号码:9783540219682

丛书系列:

图书标签:

• Mobile Robotics
• Rough Terrain
• Robot Locomotion
• Navigation
• Path Planning
• Control Systems
• Sensor Fusion
• Robotics
• Artificial Intelligence
• Autonomous Systems

好的，这是一份关于《崎岖地形中的移动机器人》（Mobile Robots in Rough Terrain）一书的详细图书简介，但不包含该书本身的任何具体内容，而是着重于介绍该主题领域（崎岖地形移动机器人）的广泛背景、关键挑战、核心技术领域以及其在不同行业中的重要性，旨在吸引对此领域感兴趣的读者。 --- 图书简介：崎岖地形中的移动机器人——探索与挑战 书籍主题领域聚焦： 跨越工程学、计算机科学与机器人学的前沿交汇点。 在当代技术快速发展的浪潮中，移动机器人的应用已不再局限于平坦、受控的工业环境。它们正被赋予一项艰巨且至关重要的任务：在崎岖、非结构化和动态变化的地形中自主运行、感知和执行任务。 本书的介绍将引领读者进入这一高风险、高回报的研究领域，探讨设计、控制和部署能够在地球上最苛刻环境中工作的机器人系统所面临的复杂挑战与尖端解决方案。 崎岖地形，顾名思义，涵盖了从松散的沙丘、崎岖的岩石遍布的山地、茂密的森林地带，到受灾损毁的城市废墟，乃至外星球表面等一切不规则的自然或人造环境。在这些环境下，传统的轮式或履带式移动范式面临着基础性的失效风险。因此，对先进移动机器人技术的需求达到了前所未有的高度。 核心挑战的广阔图景 崎岖地形移动机器人的设计本质上是一场跨学科的平衡艺术，需要解决一系列相互关联的根本性难题： 1. 动力学与运动规划的复杂性： 在光滑地面上，运动模型相对容易建模。然而，在崎岖地形中，机器人必须实时处理大量的不确定性。接触点、摩擦力、土壤的剪切强度、以及机器人本体与地面的瞬时交互作用，都要求控制系统具备极高的鲁棒性。本书的介绍背景将强调，理解和预测这些相互作用（即“地形-结构耦合动力学”）是实现稳定步态或高效滚动的先决条件。如何为具有高自由度（DoF）的腿式或多足系统生成平滑、安全且节能的轨迹，是该领域的核心瓶颈之一。 2. 感知与环境建模的精度需求： 在平坦环境中，二维地图可能足够。但在崎岖地形中，机器人需要对三维环境进行实时、高分辨率的理解。这包括识别障碍物的几何形状、评估其支撑能力（可穿越性）、以及预测地面的动态响应。介绍将侧重于传感器融合的重要性：如何将激光雷达（LiDAR）、立体视觉、深度传感器以及触觉反馈整合，以构建一个既精确又及时的环境模型，并将其转化为可执行的路径规划输入。 3. 能源效率与载荷约束： 相较于在平滑地面上运行，克服地形阻力需要指数级增加的能量消耗。对于长时间、远距离的任务（如行星探索或大范围搜救），电池或燃料的限制成为决定任务成败的关键因素。因此，设计兼顾高通过性与低能耗的形态结构和控制策略，是工程实践中的重要权衡点。 关键技术分支的演进 该领域的研究涵盖了多种独特的机器人形态和控制范式，每种都有其独特的优势和适用场景： 仿生移动系统（Bipedal, Quadrupedal, Hexapodal）： 模仿自然界生物的运动方式，这些多足机器人因其出色的避障能力和地形适应性而被寄予厚望。研究重点在于如何实现灵活的足部放置策略（Footstep Planning）和动态平衡控制，以应对地形的突变。 混合式与变形系统： 结合了不同移动机制的优势，例如可以滚动的轮式系统与可以攀爬的腿式系统相结合。这些系统旨在通过改变自身形态来优化对特定地形的响应，提供前所未有的任务灵活性。 自主导航与决策： 传统的局部路径规划不足以应对长期的、未知的崎岖任务。介绍将触及基于学习的导航方法，以及如何利用强化学习（RL）来训练机器人在未见过的复杂地形中做出近乎本能的反应决策。 应用前景与行业驱动力 对崎岖地形移动机器人的深入研究并非纯粹的学术追求，而是由实际的、迫切的工业和社会需求所驱动的： 灾害响应与搜救（SAR）： 在地震、洪水或核事故区域，人类难以安全进入，而具备高通过性的机器人是搜寻幸存者、评估结构完整性和部署传感器的理想工具。 行星科学与深空探索： 无论是月球、火星还是其他天体的表面，都由极端崎岖的地形构成。这些机器人是人类探索的先驱，负责采集样本、部署基础设施和绘制高精度地图。 基础设施检查与维护： 输油管道、偏远地区的电力设施、大型风力发电机塔架或桥梁的复杂结构内部检查，都需要机器人能够可靠地爬升和穿越不平整的表面。 农业与林业： 在丘陵地带或未开垦的土地上进行精准作业，需要能够稳定穿越复杂植被和坡地的农业机器人。 结论： 崎岖地形移动机器人代表了机器人学中最具挑战性、也最具变革潜力的研究方向之一。它要求研究人员和工程师们在机械设计、传感技术、实时控制算法和人工智能决策等多个维度上实现突破性的融合。本书的介绍背景预示着，深入理解这些复杂系统的设计原理和操作范式，是推动下一代自主系统进入现实世界，实现真正“无边界”作业的关键所在。

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