《机器人人工智能》 - [美]Francis X.，Govers[弗朗西斯·戈弗] - 电子工业出版社 - 香港大書城

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『簡體書』机器人人工智能

書城自編碼： 3475531
分類：簡體書→大陸圖書→計算機/網絡→人工智能
作者： [美]Francis X.，Govers[弗朗西斯·戈弗]
國際書號(ISBN)： 9787121383779
出版社：电子工业出版社
出版日期： 2020-03-01

頁數/字數： /
書度/開本： 16开釘裝：平装

售價：HK$ 163.4

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編輯推薦：

本书首先介绍了机器人操作系统ROS、Python、机器人基本原理，以及使用机器人技术所必需的软件和工具，从这些内容里你可以了解到对决策以及基础导航技术很有用的且与机器人技术相关的概念。
在后续的章节里，你会学习物体识别和基因算法，这些技术能教会机器人识别并捡起不规则的物体。通过贯穿全书的使用案例，你将会探索自然语言处理NLP 以及机器学习技术，使用这些技术能增强机器人的能力。你还将了解到路径规划，以及帮助机器人对任务进行优先级排序的面向目标编程。
在本书的*后，你会学习使用仿真智能，让机器人具有人工人格。
你将从本书学习到：
◎机器人技术和人工智能基础。
◎使用仿真技术让你的机器人具有人工人格。
◎理解使用神经网络和有监督学习技术来进行物体识别。
◎使用遗传算法捡起物体并进行处理。
◎通过专家系统，使用自然语言处理来教会你的机器人倾听。
◎使用机器学习和计算机视觉，让你的机器人懂得如何躲避障碍。
◎理解路径规划、决策树及搜索算法，以增强你的机器人的能力。

內容簡介：

本书是一本介绍将人工智能技术应用于机器人的书。它以人工智能为核心，介绍了神经网络、机器学习、自然语言处理、路径规划、决策树等技术。作者使用一个贯穿全书的实例，从机器人硬件组装开始，一步步深入，详细介绍了如何分析及解决各种实际问题。跟着作者一起操作，你也可以开发出一个功能强大、技术先进的实用机器人。

關於作者：

Francis X. Govers 是贝尔直升机德事隆公司的一位自动车辆设计人员。他设计了包括自动保安机器人 RAMSEE 在内的自动车辆、陆地海洋航天航空机器人总共 28 种。Francis帮助设计了国际空间站、F-35 战斗机、美国军队未来战斗系统以及 NASCAR 和 IndyCar 的系统。他是一位工程师、飞行员、作家、音乐家、艺术家和创客。他获得过 5 次美国航空航天局颁发的杰出成就奖，还获得过《科学美国人》杂志评选的改变世界的创意荣誉。
时永安，IT老兵。做过嵌入式，干过互联网，开发过APP；曾经混迹于京城和深圳多家IT企业。现在作为一个独立开发者，依旧在追寻着自己的技术梦想，主要关注方向是移动开发、电商和人工智能。

1 高级机器人技术和人工智能的基础 ............................................................................... 1
技术要求 .................................................................................................................................2
机器人技术和 AI 的基本原则 ...............................................................................................2
AI 是什么（以及 AI 不是什么） ..................................................................................3
阳光之下无新事 .............................................................................................................4
作为例子的问题：整理房间 .........................................................................................5
你将学到的 .....................................................................................................................7
人工智能和先进的机器人科技 .....................................................................................8
机器人和我们的开发环境介绍 .....................................................................................9
软件模块（ROS、Python 和 Linux） .........................................................................12
机器人控制系统和决策框架 .......................................................................................13
机器人控制系统带有软实时控制的控制循环 ....................................................24
小结 .......................................................................................................................................32
问题 .......................................................................................................................................32
扩展阅读 ...............................................................................................................................33
2 创建你的机器人 ........................................................................................................... 34
技术要求 ...............................................................................................................................34
机器人人工智能
【XIV】
什么是机器人 .......................................................................................................................35
机器人剖析机器人是由什么组成的....................................................................35
包容架构 ...............................................................................................................................39
软件设置 ...............................................................................................................................41
准备笔记本电脑 ...........................................................................................................42
安装 Python ...................................................................................................................42
在笔记本电脑上安装 ROS ...........................................................................................44
设置树莓派 3 ................................................................................................................46
硬件 .......................................................................................................................................48
最开始码放配件 ...................................................................................................49
装配履带 .......................................................................................................................50
安装履带 .......................................................................................................................51
装配机械臂基座（转盘） ...........................................................................................53
装配手臂 .......................................................................................................................55
接线 ...............................................................................................................................58
小结 .......................................................................................................................................59
问题 .......................................................................................................................................60
扩展阅读 ...............................................................................................................................60
3 实用机器人设计过程的基本概念 ................................................................................. 61
一个以系统工程为基础的机器人的开发路径....................................................................61
我们的任务清理游戏室 .......................................................................................62
用例 .......................................................................................................................................63
问题第 1 部分 .......................................................................................................63
问题第 2 部分 .......................................................................................................67
我们的机器人要做什么 ...............................................................................................69
故事板 ...................................................................................................................................72
故事板把玩具放好 ...............................................................................................72
分解硬件需求 ...............................................................................................................80
分解软件需求 ...............................................................................................................81
小结 .......................................................................................................................................86
目录
【XV】
问题 .......................................................................................................................................86
扩展阅读 ...............................................................................................................................87
4 使用神经网络和有监督学习完成物体识别 ................................................................... 88
技术要求 ...............................................................................................................................89
图像识别过程 .......................................................................................................................89
图像识别训练和部署过程分步详解....................................................................90
图像处理 .......................................................................................................................91
卷积 ...............................................................................................................................92
人工神经元 ...................................................................................................................94
卷积神经网络流程 .......................................................................................................96
构建玩具非玩具探测器 ............................................................................................ 104
使用神经网络 ............................................................................................................. 113
小结 ..................................................................................................................................... 116
问题 ............................................................

內容試閱：

译者序
掌控机器人和人工智能的未来
很荣幸有机会翻译《机器人人工智能》这本书。机器人和人工智能都是目前比较热门的技术，相关的书籍、文章数不胜数，本书将这两项时髦的技术结合到一起，讲述了如何把人工智能技术应用到机器人。本书的作者 Francis 是一位有着丰富经验的机器人开发从业者，在本书中，他通过一个实用的例子，展示了利用 AI 相关的神经网络、深度学习等技术来增强机器人的功能，解决使用其他技术无法或者很难解决的问题。通过对本书的学习，读者对机器人、人工智能技术都会有深入的了解。同时本书也是实践性很强的一本书，跟着作者一步一步实际操作，你就有可能做出一个功能强大的实用机器人。
人工智能和机器人技术在最近几年取得了重大突破。AlphaGo 先后以碾压性优势战胜了世界优秀围棋高手李世石和柯洁，颠覆了人类对围棋的理解；而波士顿动力公司开发的机器人 Atlas，震撼了所有的人，它在视频中展示了倒立、翻跟头、360o 旋转跳跃自动驾驶汽车、人脸识别已经开始实际应用；各种工业机器人已经淘汰了大量工人，而且开始出现了家用机器人。人工智能和机器人的未来会怎样发展？会出现和人一样聪明的机器人吗？有多少工作岗位会被机器人替代？人类是会因为机器人的出现生活得更幸福，还是从此走向了深渊？具有人工智能的机器人最终会反过来控制人类吗？有太多的憧憬，也有太多的担忧。
著名的好莱坞科幻电影《终结者》系列，第一次把人类对机器人和人工智能的恐惧展现了出来。而众多技术界的大佬：埃隆马斯克、比尔盖茨、霍金，都表达了对 AI 技术的担忧。与之相反，本书的作者倒是很乐观，不认为 AI 会威胁到人类。
乐观也好，悲观也罢，机器人和人工智能的未来归根结底还是掌握在人类手里，我们不可能故步自封，只有通过继续努力探索和钻研，对技术了解得越清楚、越透彻，才越有可能掌控人工智能的未来、机器人的未来。我们还是应该相信，人类的智慧一定能找到合理的边界，制定合理的规则，让技术为人类服务，而不是对人类造成威胁。
感谢博文视点的编辑张春雨老师把翻译此书的工作交给我，由于我的拖延症导致本书现在才能面世，在此表示深深的歉意。也要感谢编辑刘舫老师为本书的付出。我花费了大量精力，力争译文意思的准确和文字的通畅，但由于个人水平有限，肯定有很多错漏之处，欢迎读者随时提出批评、指正。有任何意见和想法，欢迎发邮件给我： andy.shia@outlook.com ，也欢迎关注本人的新浪微博@老斩_andy，让我们一起做更深入的探讨。

前言
本书的目标已经完整地标在封面上了机器人人工智能。本书的重点是应用于地面移动机器人的机器学习技术。本书从讲述专业的机器人设计原理开始，书中讲述的内容已经针对小型的机器人项目进行了缩减。AI 部分，首先讲述用于物体识别的卷积神经网络，然后是强化学习和遗传算法。我们的机器人可以接收语音，并可以学习使用基于 AI 的语音识别技术来讲笑话。这种语音识别技术可以分辨用户的意图。本书还介绍了一种新的导航
方式，它不需要地图，使用所谓的分治程序，也就是用房间的上部来记住路径，用下部来避开障碍物。本书演示了如何综合使用路径规划、决策树、对象分类和导航来解决问题。
结尾部分，我们为机器人增加了人工人格。在最后一章，总结了对机器人未来发展的不同看法，并对机器人技术职业提出了建议。
整本书围绕着一个有趣的实例任务展开，就是设计并构建一个可以在室内非结构化环境下清理玩具的机器人。在学习中你会发现，这个项目并不简单。
本书针对的人群
本书的目的是成为高级机器人技术的研究者、专业人员、业余爱好者以及那些有过基本的机器人工作经历，并寻求在教育和技能集上更进一步的学生们的桥梁。
本书的读者需要熟悉 Python 语言和机器人操作系统（ROS），以及 Linux，在高等数学知识方面并没有太多要求。
本书涉及的内容
第1章介绍人工智能以及本书用到的机器人技术基础。本章还会介绍要用到的AI框架：观察定位决策行动（OODA）模型，以及软实时控制。
第 2 章包括机器人架构、ROS 以及软硬件创建包括本书演示用机器人的创建。
第 3 章介绍了一个简化的机器人设计系统方法，该方法综合使用了用例（来自系统工程）以及故事板（来自敏捷开发）来给读者提供一个解决机器人和人工智能难题时使用的架构和流程。
第 4 章介绍了如何创建一个人工神经网络。读者会学习到图像识别的基础知识以及如何使用 Keras 和 Python 来训练和评估一个神经网络。
第 5 章介绍了让机器人自己学习如何使用它的机械臂的技术。这里的关键技术是，要有一个机制让机器人可以为它的行为进行打分。我们会探索强化学习并深入研究遗传算法。
第6章开发基于语音的命令系统一种使用AI技术来理解词语并预测说话人意图的数字助手。我们会介绍语音识别和自然语言处理的基本概念，例如上下文、知识库、意图识别以及句子重建。我们会教机器人既能够理解也能讲敲门游戏里的笑话。
第 7 章帮助读者理解机器人导航，包括 SLAM。它会帮助你综合使用两项技术：寻找楼梯以躲开障碍，以及在无地图的情况下使用神经网络图像识别技术进行导航。
第 8 章包括了路径规划、决策树、分类技术、波前法、A*（A 星）算法和 D*（D 星）算法，以及基于节点的规划方法。
第 9 章讲述了仿真和蒙特卡洛模型、机器人情感引擎、人类情感模型，以及如何把人格规则整合到一个基于聊天机器人的对话引擎中。
第 10 章讲述了人工智能和机器人技术未来发展的一些内容，以及对机器人技术职业的一些建议。
充分利用本书
本书的读者需要熟练掌握 Python 语言编程 2.7 版本或 3.6 版本都可以。本书大多数例子是用 Python 2.7 版本编写的，不过要转换到 3.6 及以上版本相当容易主要是替换print 语句。ROS 只支持 Linux 操作系统，读者可以用在 Windows 电脑中创建 Linux 虚拟机的方式来提供支持，笔者在写这本书的时候也是这么做的。如果你需要 ROS 的更详细使用说明，Packt 出版社有几本很棒的书，讲述了相关知识。本书不会用到超出中学水平的数
机器人人工智能学知识。如果想跟着我一起组装机器人，你需要一些基本的工具（螺丝刀、扳手、六角螺丝小扳手以及电烙铁）。
其他所有的安装说明都放在了本书对应的章节中。

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