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| 編輯推薦： |
《机器人智能运动规划技术》是在中国国家空间站建设项目、国家航空航天重大基础研究项目、型号研制和自然基金的支持下，在多年研究成果的基础上将具有前沿性的非确定性理论、*优化理论和现代机器人智能决策相融合，结合实际工程应用编写而成的。
《机器人智能运动规划技术》的使用对象是机器人方向、机械工程、自动化学科的本科生、研究生和具有一定专业知识的科技工作者。
项目详见后（总装备部“中国国家空间站空间科学手套箱系统研制”、国家科技重大专项（2010ZX04007-11）、国家重点研发计划（2016YFB1100502）、国家自然科学基金（51775542）、中国博士后基金（2019M651145）、辽宁省自然科学基金“基于人工智能的机器人自主运动决策技术研究”（2019-ZD-0063）、机器人学国家重点实验室开放课题（2019-O21））。
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| 內容簡介： |
本书以机器人智能决策与轨迹规划方法为研究对象，将机器人系统执行任务过程中的非确定性分为加工几何对象信息非确定性、动态特性非确定性以及运动与传感非确定性三大类，分别加以介绍和分析，阐明了机器人智能运动规划技术的实现途径。
本书可供机器人自主运动决策和智能规划的研发和学习人员参考，也可供自动化、机械更相关专业的工作人员阅读。
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| 關於作者： |
祁若龙，男，1983年6月生，博士，沈阳建筑大学副教授，硕士研究生导师。大连理工大学机械电子专业学士学位；大连理工大学机械制造及其自动化专业硕士学位；中国科学院大学模式识别与智能系统专业博士学位。2008年2月，进入中国科学院沈阳自动化研究所工作，从事空间机器人及空间站自动化装备研发；主持和参与国家空间站建设项目、数控重大专项、国防973课题、国家自然科学基金等国家和省部级课题20余项。获得中国科学院青年促进人才计划、2016年中科院机器人创新院青年学术报告1等奖、2016年辽宁省百千万人才“万人”层次、2018年沈阳市高级人才等荣誉；发表SCI、EI论文20余篇。
张珂，男，1969年9月生，博士，沈阳建筑大学二级教授，博士研究生导师、副校长。第十三届全国人大代表，沈阳市特等劳动模范。教育部“长江学者”特聘教授、国家“万人计划”百千万工程领军人才、国务院特殊津贴专家、辽宁省高校攀登学者、辽宁省特聘教授、教育部新世纪人才、沈阳市创新型领军人才。近年来，承担完成国家自然科学基金、国家科技支撑计划、国家“十三五”重点研发计划等国家及省部级以上科研课题60余项。获得国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖、中国专利金奖、华夏建设二等奖等科技奖励16项。
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| 目錄：
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前言
第1章导论
11背景及意义
12机器人运动规划研究现状及趋势
121机器人加工对象几何信息非确定性轨迹规划研究现状
122机器人运动动态特性非确定性轨迹规划研究现状
123机器人运动与传感非确定性轨迹规划研究现状
124机器人开放式运动控制与规划平台研究
13本章小结
第2章机器人高精度加工几何非确定性规划
21加工几何非确定性测量方法
22机器人接触式测量
221测量加工一体化机器人
222接触式测量原理
223测量适应性分析
23五次分段样条拟合
231三次样条边界估计
232五次样条拟合
24轨迹离散插补
25加工法向矢量估计
251伪刀位点法向矢量估计
252刀位点计算
26算法精度测试
27本章小结
第3章机器人运动特性多目标轨迹规划
31引言
32关节空间样条描述
321避障轨迹规划
322轨迹样条描述
33优化参数提取
331中间点参数
332参数提取
333基于快速扩展树的初始估计
34遗传算法优化
341引言
342适应度指标函数
343末端轨迹长度计算
344转矩超限计算
345关节角增量之和计算
346干涉检验
347遗传规则
35本章小结
机器人智能运动规划技术目录第4章机器人运动与传感误差轨迹规划评估
41引言
42机器人非确定性模型
421机器人运动非确定性模型
422机器人传感非确定性模型
423模型线性化表示
43先验概率估计
431卡尔曼滤波估计
432轨迹闭环修正
433轨迹非确定性估计
44误差概率几何表示
441方差几何化过程
442机器人方差的空间映射
45轨迹成功概率评估
451机器人三维碰撞定性评估
452机器人碰撞概率定量计算
453到达目的点成功概率计算
46本章小结
第5章机器人轨迹规划仿真与实验验证
51引言
52机器人运动控制图形仿真平台构建
521控制系统体系构架
522实时数据流方法
523图形系统仿真方法
53机器人离线高精度估计轨迹规划验证
531轨迹规划仿真平台
532机器人高精度加工实验
54机器人运动特性多目标轨迹规划验证
541多目标轨迹规划实验
542轨迹优化过程测试
543实际避障测试
55机器人运动与传感误差轨迹规划验证
551机械臂仿真与实验
552移动机器人仿真与实验
56本章小结
参考文献
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| 內容試閱：
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随着世界各国航空航天、核工业、海洋探测和工业自动化技术的不断发展，机器人越来越多地被应用于大型复杂曲面零件的高精度加工、高危环境的自主作业以及高精度微细操作等复杂任务中。传统的依赖示教和确定性运动定义的轨迹规划方法已经不能满足高端制造和前沿技术领域的智能化需求，具有一定自主决策和规划能力的第三代机器人成为当前世界各国机器人技术研究的方向和焦点。
智能轨迹规划是新一代机器人运动决策的必要手段。存在非确定性信息的条件下，为了使机器人得到的运动轨迹，需要智能轨迹规划算法的支撑。本书以中国人民解放军总装备部“中国空间站空间科学手套箱系统研制”、国家科技重大专项（2010ZX0400711）、国家重点研发计划（2016YFB1100502）、国家自然科学基金（51775542）、中国博士后基金（2019M651145）、辽宁省自然科学基金（2019ZD0063）、机器人学国家重点实验室开放课题（2019O21）为依托，针对现有非确定性信息影响下轨迹规划理论和实践应用的不足，将机器人系统执行任务过程中信息的非确定性分为三个方面，即机器人加工对象几何信息非确定性、机器人运动动态特性非确定性以及机器人运动与传感非确定性，并分别介绍了相应的规划算法，终得到非确定性信息影响下机器人的运动轨迹，提升了机器人运动的精确性、安全性和稳定性。本书着重阐述以下智能轨迹规划方法：
（1）在机器人加工对象几何信息非确定性轨迹规划方面提出一种离线高精度估计轨迹规划方法。针对高精度机器人加工，讨论机器人轨迹规划过程中与被加工对象之间以及被加工对象本身存在几何非确定性误差时，通过测量加工一体化手段实现机器人高精度加工。提出了基于接触式稀疏点测量的高阶连续分段五次样条拟合方法、法向矢量估计方法，并以机器人搅拌摩擦焊接为例，实现了针对非确定性几何信息的机器人测量加工一体化轨迹规划方法，完成了高精度加工。
（2）在机器人运动动态特性非确定性轨迹规划方面提出一种运动特性多目标轨迹规划方法。在已知机械臂目标位置的情况下，针对机器人中间运动过程动态特性的非确定性，提出了一种在关节空间内的高次样条轨迹描述模型。提取了关键轨迹参数，通过遗传算法进行求解，在优化系统动力学性能的同时，终得到了一条速度和加速度连续、关节转矩不超过机器人关节转矩极限、关节和末端运动行程较短、运动时间较短，并且能够使整个机械臂成功避开障碍的一条理想轨迹，实现了动态特性非确定性条件下机器人的多目标轨迹规划方法。
机器人智能运动规划技术前言（3）在机器人运动与传感非确定性轨迹规划方面提出了一种机器人受运动和传感误差影响时的轨迹规划和轨迹成功概率评估方法。这种轨迹规划方法是通过建模、概率论及其几何化方法将机器人系统运动与传感随机误差的非确定性相结合，得到机器人在笛卡儿坐标下的期望和方差，定性地判定机器人是否能和周围环境发生干涉碰撞，对机器人系统各位置在整个运动过程的误差概率分布进行估计，并计算机器人到达指定位置区域的成功概率，实现了在轨迹规划阶段考虑机器人操作的成功概率。
本书后介绍了通过面向对象的模块化编程方法搭建机器人运动控制与图形仿真系统，其开放式体系结构能够兼容多自由度串联结构机器人的控制和仿真。依托该机器人控制与图形仿真系统，对本书提出的轨迹规划算法开展了系统仿真和实验验证，证明了本书提出的轨迹规划方法的有效性和实用性。
祁若龙
2021年1月
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