光机电一体化丛书--机器人传感器及其应用

近几十年来机器人技术的发展极为迅速，传统的以简单自动机械为基础的机器人技术，已经逐步转变为现代的信息技术与传统机械技术相结合的现代机器人技术。这种转变使得机器人的适用范围渗透到人类活动的各个领域。可以说，机器人技术是人类20世纪最伟大的几种技术之一。机器人由感知、决策和执行三部分组成，机器人的感知是机器人区别于其他自动化机器最为主要的方面，机器人的感知就是机器人传感技术。因此，本书将详细介绍机器人的传感技术。
本书首先从总体上介绍机器人传感器，然后系统地介绍了机器人手爪、工业机器人、并联机器人、移动机器人、飞行机器人、水下机器人等机器人系统中的各种特色传感器，及其在上述机器人系统中多传感器信息融合技术。全书共分8章，第1章从总体上介绍机器人传感器。第2章到第4章分别介绍了机器人手爪传感器、工业机器人传感器、并联机器人传感器。第5章到第7章分别阐述了移动机器人、飞行机器人、水下机器人的特色传感器。第8章介绍了机器人多传感器信息融合技术。
本书第1章、第2章、第4章、第5章、第8章由高国富博士编写；第6章由罗均博士编写；第7章由谢少荣博士编写；第3章由李小鸥副教授编写。全书由高国富博士统稿。
本书的编写得到了上海市科技启明星计划、国家自然科学基金和上海市教委青年基金的支持，同时，在本书的编写过程中，我们参阅和引用了国内外同行们的一些学术论文和著作，编者在此表示深深感谢。
由于编者水平有限，加上时间仓促，书中难免有错误和不妥之处，恳请读者批评指正和讨论。

由于机器人的应用范围越来越广，所以要求它对变化的环境要具有更强的适应能力，能进行更精确的定位和控制，并具有更高的智能。传感器是机器人获取信息的必备工具，因而对机器人传感器有更大的需求和更高的要求。
本书结合国内外应用实例，系统介绍了机器人手爪、工业机器人、并联机器人、移动机器人、飞行机器人、水下机器人等机器人系统中的各种特色传感器，及其在上述机器人系统中多传感器信息融合技术，具有很强的实用性。
本书可供机器人、机电工程、工业自动化等领域的工程技术人员、科研工作者和希望了解或使用上述传感器的人员阅读，也可供高等学校有关的研究生、高年级的本科生学习、参考。

第1章机器人传感器
11机器人与传感器
111机器人技术
112机器人传感器技术
113我国机器人传感器的重点研究方向
114机器人传感器技术的发展趋势
12机器人传感器分类
13内部传感器
131位置传感器
132角度传感器
14触觉传感器
141柔性触觉传感器
142触觉传感器阵列
143仿生皮肤
15接近觉传感器
151接触式接近觉传感器
152感应式接近觉传感器
153电容式接近觉传感器
154超声波接近觉传感器
155光电式接近觉传感器
16听觉传感器
161听觉传感器
162语音识别芯片
17嗅觉和味觉传感器
171嗅觉传感器
172味觉传感器
第2章机器人手爪传感器
21概述
211视觉传感器
212力/力矩传感器
213滑觉传感器
22美国机器人手爪传感系统
221Utah/MIT灵巧手传感器
222多传感器集成手爪系统
23德国多传感器手爪系统
231ROTEX多传感器机器人手爪
232DLR灵巧手
24日本机器人手爪传感系统
241多传感器智能手爪ARH系统
242营救机器人手爪传感系统
25国内典型机器人手爪传感系统
251EMR手爪传感系统
252HIT多传感器智能手爪系统
253BH3灵巧手
第3章工业机器人传感器
31概述
311工业机器人
312工业机器人传感器的分类
313工业机器人对传感器的要求
32装配机器人传感系统
321位姿传感器
322柔性腕力传感器
323工件识别传感器
324装配机器人视觉传感技术
325多传感器信息融合装配机器人
33焊接机器人传感系统
331电弧传感系统
332超声传感跟踪系统
333视觉传感跟踪系统
34管内作业机器人传感系统
341煤气管道检测传感系统
342石油管道检测传感技术
343污水管道机器人传感技术
344管道全程定位传感技术
第4章并联机器人传感器
41概述
411并联机构
412并联机器人传感器
42并联机器人力觉系统
421力敏元件受力分析
422集成拉压觉传感器
423国内6维柔顺力/力矩传感器
第5章移动机器人传感器
51移动机器人实时避障和导航传感器
511移动机器人实时避障传感器
512移动机器人导航系统
513提高导航传感器精度的方法
514几种典型移动机器人导航传感系统
52Alfred机器人传感系统
521Alfred的导航系统
522Alfred的视觉传感系统
523Alfred的声觉系统
53Rover机器人传感系统
531Rover机器人硬件系统
532Rover机器人传感系统
54LIAS机器人传感系统
541LIAS机器人系统组成
542LIAS机器人传感系统
55Ranger NBV机器人传感系统
551Ranger NBV的手臂
552Ranger NBV传感系统
56国内移动机器人传感系统
561CLIMBER移动机器人传感系统
562THMRⅤ机器人传感系统
563CITAVTⅣ移动机器人传感系统
第6章飞行机器人传感器
61飞行机器人姿态传感器
611气流式水平姿态传感器
612压电谐振式水平姿态传感器
613磁流体式水平姿态传感器
62飞行机器人惯性传感器
621加速度传感器
622陀螺仪
63飞行机器人导航传感器
631平台式惯性测量组合
632捷联式惯性测量组合
64智能传感器在飞行机器人中的应用
641智能姿态传感器
642智能加速度传感器
643智能角速率陀螺
65天线伺服跟踪系统
第7章水下机器人传感器
71概述
711水下机器人
712水下机器人传感器
72声呐传感系统
721声呐传感系统的基本概念
722声呐传感系统的工作原理
723典型声呐传感系统
73水声换能器
731PVDF水听器
732光纤水听器
733其他新型水听器
74超短基线定位系统
741水下定位方法
742超短基线定位原理
743Sonardyne超短基线水声定位系统
第8章机器人多传感器信息融合
81多传感器信息融合概述
811多传感器信息融合的定义
812多传感器数据融合的特点
813多传感器信息融合的关键问题
814多传感器信息融合的应用
82多传感器数据融合的功能模型
821White功能模型
822JDL模型
823多传感器信息融合过程
83多传感器信息融合的层次与结构模型
831像素级融合
832特征级融合
833决策级融合
834分布式融合
835集中式融合
836混合式融合
84多传感器信息融合算法
841算法分类
842卡尔曼滤波
843贝叶斯推理
844DempsterShafer算法
845基于信息论的数据融合
846基于感知的数据融合
847智能数据融合
参考文献