機器人學、機器視覺與控制：MATLAB算法基礎

第1章 緒言1.1 關于本書1.1.1 MATLAB軟件1.1.2 讀者對象及必備知識1.1.3 符號與約定1.1.4 怎樣使用本書1.1.5 使用本書教學1.1.6 本書梗概第一部分 基 礎 知 識第2章 位置與姿態(tài)描述2.1 二維空間位姿描述2.2 三維空間位姿描述2.2.1 三維空間姿態(tài)描述2.2.2 平移與旋轉組合2.3 本章總結延伸閱讀習題第3章 時間與運動3.1 軌跡3.1.1 平滑一維軌跡3.1.2 多維的情況3.1.3 多段軌跡3.1.4 三維空間姿態(tài)插值3.1.5 笛卡兒運動3.2 時變坐標系3.2.1 旋轉坐標系3．2．2 增量運動3.2.3 慣性導航系統(tǒng)3.3 本章總結延伸閱讀習題第二部分 移動機器人第4章 移動機器人載體4.1 機動性4．2 移動機器人小車4.2.1 移動到一個點4.2.2 跟蹤一條直線4.2.3 跟蹤一般路徑4.2.4 運動到一個位姿4.3 飛行機器人4.4 本章總結擴展閱讀習題第5章 機器人導航5.1 反應式導航5.1.1 Braitenberg車5.1.2 簡單自動機5.2 基于地圖的路徑規(guī)劃5.2.1 距離變換5.2.2 D*5.2.3 沃羅諾伊路線圖法5.2.4 概率路線圖方法5.2.5 RRT5.3 本章總結擴展閱讀習題第6章 機器人定位6．1 航跡推算6．1．1 機器人建模6.1.2 位姿估計6.2 使用地圖6.3 創(chuàng)建地圖6.4 定位并制圖6.5 蒙特卡羅定位6.6 本章總結擴展閱讀習題第三部分 臂型機器人第7章 機械臂運動學7.1 描述一臺機械臂7.2 正運動學7.2.1 兩連桿機器人7.2.2 六軸機器人7.3 逆運動學7.3.1 封閉形式解7.3.2 數值解7.3.3 欠驅動機械臂7.3.4 冗余機械臂7.4 軌跡7.4.1 關節(jié)空間運動7.4.2 笛卡兒運動7.4.3 通過奇異位形的運動7.4.4 位形轉換7.5 高級問題7.5.1 關節(jié)角偏移7.5.2 確定D-H參數7.5.3 改進D-H參數7.6 應用： 繪圖7.7 應用： 一個簡單的步行機器人7.7.1 運動學7.7.2 單腿運動7.7.3 四腿運動7.8 本章總結擴展閱讀習題第8章 速度關系8.1 機械手的雅可比矩陣8.1.1 坐標系之間的速度轉換8.1.2 末端執(zhí)行器坐標系的雅可比矩陣8.1.3 解析雅可比矩陣8.1.4 雅可比條件及可操縱性8.2 分解速率運動控制8.2.1 雅可比矩陣的奇異性8.2.2 欠驅動機器人的雅可比矩陣8.2.3 過驅動機器人的雅可比矩陣8.3 力的關系8.3.1 坐標系間的力旋量轉換8.3.2 力旋量轉換至關節(jié)空間8.4 逆運動學： 一個通用數值方法8.5 本章總結擴展閱讀習題第9章 動力學與控制9.1 運動方程9.1.1 重力9.1.2 慣量矩陣9.1.3 科氏矩陣9.1.4 有效載荷的影響9.1.5 基座力9.1.6 動態(tài)可操作性9.2 傳動系統(tǒng)9.2.1 摩擦9.3 正向動力學9.4 機械臂關節(jié)控制9.4.1 驅動器9.4.2 獨立關節(jié)控制9.4.3 剛體動力學補償9.4.4 柔性傳動9.5 本章總結擴展閱讀習題第四部分 計算機視覺第10章 光與色彩10.1 光的譜表示10.1.1 吸收10.1.2 反射10.2 色彩10.2.1 顏色再造10.2.2 色度空間10.2.3 色彩名稱10.2.4 其他顏色空間10.2.5 兩種原色之間的轉換10.2.6 什么是白色10.3 高級議題10.3.1 顏色的不變性10.3.2 白平衡10.3.3 由于吸收的顏色變化10.3.4 伽瑪10.3.5 應用： 彩色圖像10.4 本章總結擴展閱讀習題第11章 圖像形成11.1 透視變換11.1.1 透鏡畸變11.2 相機標定11.2.1 齊次變換法11.2.2 分解相機標定矩陣11.2.3 位姿估計11.2.4 相機標定工具箱11.3 非透視成像模型11.3.1 魚眼鏡頭相機11.3.2 反射折射相機11.3.3 球形相機11.4 統(tǒng)一化成像11.4.1 映射廣角圖像到球面上11.4.2 合成透視圖像11.5 本章總結擴展閱讀習題第12章 圖像處理12.1 獲取圖像12.1.1 來自文件的圖像12.1.2 來自附帶相機的圖像12.1.3 來自電影文件的圖像12.1.4 來自網絡的圖像12.1.5 來自代碼的圖像12.2 一元操作12.3 二元操作12.4 空間操作12.4.1 互相關12.4.2 模板匹配12.4.3 非線性操作12.5 數學形態(tài)學12.5.1 去除噪聲12.5.2 邊界檢測12.5.3 形態(tài)交離變換12.6 形狀變化12.6.1 裁剪12.6.2 圖像縮放12.6.3 圖像金字塔12.6.4 圖像變形12.7 本章總結擴展閱讀習題第13章 圖像特征提取13.1 區(qū)域特征13.1.1 分類13.1.2 圖像表示13.1.3 圖像描述13.1.4 簡要回顧13.2 直線特征13.3 點特征13.3.1 經典角點檢測器13.3.2 尺度空間角點檢測器13.4 本章總結擴展閱讀習題第14章 使用多幅圖像14.1 特征匹配14.2 多視圖幾何學14.2.1 基本矩陣14.2.2 本質矩陣14.2.3 估計基本矩陣14.2.4 平面單應性14.3 立體視覺14.3.1 稀疏立體匹配14.3.2 密集立體匹配14.3.3 峰值細化14.3.4 清理和重構14.3.5 三維紋理映射顯示14.3.6 補色立體圖14.3.7 圖像矯正14.3.8 平面擬合14.3.9 3D點集匹配14.4 結構和運動14.5 應用： 透視矯正14.6 應用： 拼接14.7 應用： 圖像匹配和檢索14.8 應用： 圖像序列處理14.9 本章總結擴展閱讀習題第五部分 機器人學、 視覺與控制第15章 基于視覺的控制15.1 基于位置的視覺伺服15.2 基于圖像的視覺伺服15.2.1 相機和圖像運動15.2.2 控制特征運動15.2.3 深度15.2.4 控制性能分析15.3 使用其他圖像特征15.3.1 直線特征15.3.2 圓特征15.4 本章總結擴展閱讀習題第16章 高級視覺伺服16.1 XY/Z分割的IBVS16.2 使用極坐標的IBVS16.3 對一個球面相機的IBVS16.4 應用： 機械臂機器人16.5 應用： 移動機器人16.5.1 完整約束移動機器人16.5.2 非完整約束移動機器人16.6 應用： 飛行機器人16.7 本章總結擴展閱讀習題附 錄附錄A 安裝工具箱附錄B Simulink軟件附錄C MATLAB對象附錄D 線性代數復習附錄E 橢圓附錄F 高斯隨機變量附錄G 雅克比矩陣附錄H 卡爾曼濾波附錄I 齊次坐標系附錄J 圖附錄K 峰值搜索術語參考文獻