本书循序渐进地介绍了机器人的发展、核心功能,并通过一个服务机器人的例子介绍了机器人的完整开发过程。通过本书,读者可以在了解机器人工作原理的基础上,快速开发与实现一个有完整的功能的机器人。本书适合作为高校机器人、人工智能及相关专业作为教材,也可供对机器人开发感兴趣的读者阅读。
自从20世纪中期开展现代机器人的研究以来,机器人技术发展迅速。现在,机器人已经融入我们的工作和日常生活中。随着计算机、互联网、人工智能技术的发展,机器人的种类日益增多,功能不断增强,使用体验不断改善。
与此同时,机器人的研发也不断取得新的进展。特别是,机器人操作系统(ROS)对智能机器人产业的发展具有非常重要的战略意义。机器人操作系统可以为机器人开发提供一个统一的平台,让更多的用户在此平台上方便地研究和验证机器人算法、开发机器人应用等,极大地促进了机器人技术的发展。2010年,Willow Garage公司发布了开源机器人操作系统ROS(Robot Operating System)。与其说ROS是一个操作系统,不如说它是一种分布式、模块化的开源软件框架。由于具有点对点设计、不依赖编程语言、开源等优点,ROS成为机器人研究领域新的学习和使用热点。
作者所在的南开大学人工智能学院智能感知与人机交互实验室致力于智能机器人的研究工作,本书是基于我们长期使用ROS开发机器人的经验编写而成的,希望给有兴趣学习智能机器人技术的高校学生和从事智能机器人开发工作的技术人员提供一本有用的参考书。
本书分为三个部分:第一部分主要介绍机器人的基础知识,包括机器人的定义、发展历史、关键技术、ROS的框架和使用等内容;第二部分从机器人软硬件组成、视觉功能实现、自主导航功能实现、语音交互功能实现、抓取功能实现等方面介绍如何开发一个功能相对完整的机器人;第三部分结合不同的应用场景给出综合案例,展示如何开发具有不同功能的机器人。
本书中的案例以作者团队参加RoboCup机器人世界公开赛并夺冠的机器人程序为蓝本,初学者跟随本书的讲解,并结合本书配套的实践资源(可登录华章网站www.hzbook.com下载)进行练习,既可以掌握机器人开发涉及的软件框架的先进理念,又能循序渐进地开发出具有完整功能的智能机器人。
由于作者水平有限,书中难免存在不足之处,恳请广大读者和同行批评指正。