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数字传感技术与机器人控制


作者:
王宏 史添玮 孙广彬 黄海龙 等
定价:
79.00 元
版面字数:
320.00千字
开本:
特殊
装帧形式:
精装
页数:
236
最新
印次时间:
2026年01月
ISBN:
978-7-04-063242-2
物料号:
63242-00
出版时间:
2024-12-27
读者对象:
学术著作
一级分类:
自然科学
二级分类:
机械工程
三级分类:
通用

感知是人工智能技术的前端,精准感知和获取信息是后续进行信息特征提取与机器人控制的基础。本书基于大脑感知与人体感官原理,由浅入深、详细地介绍了拟人数字传感技术的基本原理以及数字信号分析处理方法,以仿人机器人作为陆地机器人的代表,以基于脑机接口控制的多旋翼飞行器作为空中机器人的代表,形成本书基本原理的典型应用场景,并采用Python和MATLAB语言对传感器感知的数字信号进行了处理。全书共四篇,即智能感知与数字信号处理、仿人机器人运动规划、多旋翼飞行器目标搜索和软硬件实验平台。本书将基本理论与实践相结合,有助于培养读者从实际应用角度出发,利用数字信号处理和传感器技术创新性地设计与开发智能机器人应用系统的能力。

本书可作为机器人、传感器、数字信号处理技术、智能制造工程等相关领域的本科生和研究生的参考书,也可供相关领域科研人员阅读和使用。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第一篇 智能感知与数字信号处理
        • 第1章 概述
          • 1.1 智能感知与机器人
            • 1.2 传感器
              • 1.3 数字信号处理
                • 1.4 面向未来的数字感知
                  • 思考题
                  • 第2章 感官与传感器基础
                    • 2.1 传感器的生理基础
                      • 2.1.1 人的感官
                        • 2.1.2 感官与传感器
                        • 2.2 传感器概述
                          • 2.2.1 传感器的分类
                            • 2.2.2 传感器的基本特性
                            • 2.3 典型传感器
                              • 2.3.1 超声波传感器
                                • 2.3.2 红外线传感器
                                  • 2.3.3 其他传感器
                                  • 思考题
                                  • 第3章 模数转换和数模转换
                                    • 3.1 信号与系统
                                      • 3.1.1 信号
                                        • 3.1.2 模拟系统与数字系统
                                          • 3.1.3 系统数字化转型的意义
                                          • 3.2 模数转换
                                            • 3.2.1 采样
                                              • 3.2.2 奈奎斯特采样定理
                                                • 3.2.3 量化
                                                • 3.3 数模转换
                                                  • 3.3.1 零阶保持
                                                    • 3.3.2 平滑处理
                                                    • 思考题
                                                    • 第4章 数字信号
                                                      • 4.1 数字信号描述方法
                                                        • 4.1.1 时域与频域
                                                          • 4.1.2 数字信号图示
                                                            • 4.1.3 数字信号数学表示
                                                            • 4.2 特殊函数
                                                              • 4.2.1 脉冲函数
                                                                • 4.2.2 阶跃函数
                                                                  • 4.2.3 数字正弦函数和数字余弦函数
                                                                    • 4.2.4 幂函数和指数函数
                                                                    • 4.3 数字处理器
                                                                      • 4.3.1 数字传感器
                                                                        • 4.3.2 数字信号处理器
                                                                        • 思考题
                                                                        • 第5章 差分方程与z变换
                                                                          • 5.1 差分方程
                                                                            • 5.1.1 差分方程的定义
                                                                              • 5.1.2 数字滤波器
                                                                                • 5.1.3 差分方程流图
                                                                                • 5.2 系统响应
                                                                                  • 5.2.1 脉冲响应
                                                                                    • 5.2.2 阶跃响应
                                                                                    • 5.3 z变换
                                                                                      • 5.3.1 z变换基础
                                                                                        • 5.3.2 z变换的特性
                                                                                        • 5.4 传输函数
                                                                                          • 5.4.1 传输函数的定义
                                                                                            • 5.4.2 传输函数与差分方程
                                                                                              • 5.4.3 传输函数与稳定性
                                                                                              • 思考题
                                                                                              • 第6章 卷积与傅里叶变换
                                                                                                • 6.1 卷积
                                                                                                  • 6.1.1 卷积的定义
                                                                                                    • 6.1.2 卷积与差分方程
                                                                                                    • 6.2 离散时间傅里叶变换
                                                                                                      • 6.2.1 离散时间傅里叶变换的定义与特性
                                                                                                        • 6.2.2 差分方程与频率响应
                                                                                                          • 6.2.3 频率响应与脉冲响应
                                                                                                          • 6.3 典型数字滤波器
                                                                                                            • 6.3.1 滤波
                                                                                                              • 6.3.2 低通数字滤波器
                                                                                                                • 6.3.3 高通数字滤波器
                                                                                                                  • 6.3.4 带通数字滤波器
                                                                                                                    • 6.3.5 带阻数字滤波器
                                                                                                                    • 6.4 离散傅里叶变换
                                                                                                                      • 6.4.1 离散傅里叶变换简介
                                                                                                                        • 6.4.2 离散傅里叶变换的周期性
                                                                                                                          • 6.4.3 快速傅里叶变换
                                                                                                                          • 6.5 数字信号频谱
                                                                                                                            • 6.5.1 非周期数字信号
                                                                                                                              • 6.5.2 周期数字信号
                                                                                                                                • 6.5.3 频谱图
                                                                                                                                • 思考题
                                                                                                                                • 第7章 数字滤波器设计与检测技术
                                                                                                                                  • 7.1 有限脉冲响应滤波器
                                                                                                                                    • 7.1.1 理想低通滤波器
                                                                                                                                      • 7.1.2 有限脉冲响应滤波器设计
                                                                                                                                      • 7.2 基于数字滤波器的噪声检测与处理
                                                                                                                                        • 7.2.1 噪声检测
                                                                                                                                          • 7.2.2 降噪处理
                                                                                                                                          • 思考题
                                                                                                                                          • 第8章 数字信号处理软件实现
                                                                                                                                            • 8.1 搭建开发环境
                                                                                                                                              • 8.1.1 Python与PyCharm概述
                                                                                                                                                • 8.1.2 Python安装
                                                                                                                                                  • 8.1.3 PyCharm安装
                                                                                                                                                  • 8.2 声音传感器采集信号并绘制信号时(频)域图
                                                                                                                                                    • 8.2.1 基本原理
                                                                                                                                                      • 8.2.2 软件实现
                                                                                                                                                        • 8.2.3 应用练习
                                                                                                                                                        • 8.3 利用差分方程分析处理语音信号
                                                                                                                                                          • 8.3.1 基本原理
                                                                                                                                                            • 8.3.2 软件实现
                                                                                                                                                              • 8.3.3 应用练习
                                                                                                                                                              • 8.4 红外线传感器采集信号并进行傅里叶变换
                                                                                                                                                                • 8.4.1 基本原理
                                                                                                                                                                  • 8.4.2 软件实现
                                                                                                                                                                    • 8.4.3 应用练习
                                                                                                                                                                    • 8.5 超声波传感器采集信号并进行z变换
                                                                                                                                                                      • 8.5.1 基本原理
                                                                                                                                                                        • 8.5.2 软件实现
                                                                                                                                                                          • 8.5.3 应用练习
                                                                                                                                                                          • 8.6 有限脉冲响应数字滤波器设计
                                                                                                                                                                            • 8.6.1 基本原理
                                                                                                                                                                              • 8.6.2 软件实现
                                                                                                                                                                                • 8.6.3 应用练习
                                                                                                                                                                                • 思考题
                                                                                                                                                                                • 第一篇参考文献
                                                                                                                                                                                • 第二篇 仿人机器人运动规划
                                                                                                                                                                                  • 第9章 仿人机器人行走稳定性判据
                                                                                                                                                                                    • 9.1 零力矩点稳定性判据
                                                                                                                                                                                      • 9.2 其他稳定性判据
                                                                                                                                                                                        • 9.3 各稳定性判据的性质及相互关系
                                                                                                                                                                                          • 思考题
                                                                                                                                                                                          • 第10章 仿人机器人复杂路面步态规划
                                                                                                                                                                                            • 10.1 扩展零力矩点
                                                                                                                                                                                              • 10.1.1 经典零力矩点的局限性
                                                                                                                                                                                                • 10.1.2 扩展零力矩点概念
                                                                                                                                                                                                  • 10.1.3 扩展小车– 桌子模型
                                                                                                                                                                                                  • 10.2 复杂路面环境运动规划
                                                                                                                                                                                                    • 10.2.1 基于三重预观控制的步态生成
                                                                                                                                                                                                      • 10.2.2 复杂路面的步态生成方法
                                                                                                                                                                                                        • 10.2.3 应用预观控制生成质心轨迹
                                                                                                                                                                                                          • 10.2.4 扩展零力矩点测量方法
                                                                                                                                                                                                            • 10.2.5 基于扩展零力矩点的全身运动规划
                                                                                                                                                                                                              • 10.2.6 复杂环境行走的仿真实验及结果分析
                                                                                                                                                                                                              • 思考题
                                                                                                                                                                                                              • 第二篇参考文献
                                                                                                                                                                                                              • 第三篇 多旋翼飞行器目标搜索
                                                                                                                                                                                                                • 第11章 多旋翼飞行器控制概述
                                                                                                                                                                                                                  • 11.1 引言
                                                                                                                                                                                                                    • 11.2 多旋翼飞行器目标定位技术
                                                                                                                                                                                                                      • 11.3 多旋翼飞行器生物电控制技术
                                                                                                                                                                                                                        • 11.3.1 脑机接口系统
                                                                                                                                                                                                                          • 11.3.2 信号预处理方法
                                                                                                                                                                                                                            • 11.3.3 特征提取方法
                                                                                                                                                                                                                              • 11.3.4 特征分类方法
                                                                                                                                                                                                                              • 思考题
                                                                                                                                                                                                                              • 第12章 基于SINS/双GPS组合导航系统的多旋翼飞行器目标定位
                                                                                                                                                                                                                                • 12.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                  • 12.2 复杂地形边界与面积在线估计系统
                                                                                                                                                                                                                                    • 12.3 双GPS相对伪距差分定位系统
                                                                                                                                                                                                                                      • 12.4 组合导航系统卡尔曼滤波器设计
                                                                                                                                                                                                                                        • 12.4.1 组合导航系统状态方程
                                                                                                                                                                                                                                          • 12.4.2 组合导航系统量测方程
                                                                                                                                                                                                                                          • 12.5 定位数据处理方法
                                                                                                                                                                                                                                            • 12.5.1 拉依达准则剔除异常定位数据
                                                                                                                                                                                                                                              • 12.5.2 扩展卡尔曼粒子滤波提高定位精度
                                                                                                                                                                                                                                              • 12.6 复杂地形边界与面积在线估计方法
                                                                                                                                                                                                                                                • 12.7 实际验证实验及结果分析
                                                                                                                                                                                                                                                  • 12.7.1 实验过程
                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.7.2 扩展卡尔曼粒子滤波提高定位精度实验结果分析
                                                                                                                                                                                                                                                      • 12.7.3 在线估计算法精度实验结果分析
                                                                                                                                                                                                                                                      • 思考题
                                                                                                                                                                                                                                                      • 第13章 基于半自主导航与脑电控制的二维空间目标搜索
                                                                                                                                                                                                                                                        • 13.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                                          • 13.2 构建脑机接口系统
                                                                                                                                                                                                                                                            • 13.2.1 脑电信号
                                                                                                                                                                                                                                                              • 13.2.2 脑机接口系统
                                                                                                                                                                                                                                                                • 13.2.3 运动想象特征提取
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 13.2.4 运动想象特征分类
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 13.2.5 半自主避障与可行方向估计
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 13.3 运动想象校正实验
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 13.3.1 实验设置
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 13.3.2 数据获取
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 13.3.3 数据预处理
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 13.3.4 运动想象校正实验结果分析
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 13.4 实际目标搜索验证实验
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 13.4.1 实验设置
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 13.4.2 飞行器控制
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 13.4.3 实际目标搜索验证实验结果分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 第三篇参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 第四篇 软硬件实验平台
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 第14章 本书实验系统简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 14.1 系统硬件结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 14.2 系统软件结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 14.2.1 下位机软件结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 14.2.2 上位机软件结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 第15章 本书软件介绍
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 15.1 软件安装步骤
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 15.2 软件使用说明
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 第四篇参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 插图

                                                                                                                                                                                                                                                                                              相关图书