New Developments in Robotics Research pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Nova Science Pub Inc

作者:Liu, John X. (EDT)

出品人:

页数:253

译者:

出版时间:

价格:1390.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9781594545931

丛书系列:

图书标签:

• Robotics
• Artificial Intelligence
• Automation
• Machine Learning
• Control Systems
• Computer Science
• Engineering
• Technology
• Innovation
• Research

《仿生智能体与自主系统前沿探索》 作者： 张伟、李明、王芳 出版社： 科技前沿出版社 装帧： 精装 定价： 198.00 元 --- 内容简介 本书深入探讨了当前机器人学和人工智能交叉领域最引人注目且发展迅速的方向——仿生智能体（Biomimetic Agents）与复杂自主系统（Complex Autonomous Systems）的理论基础、关键技术、创新应用及未来挑战。我们摒弃了对传统工业机器人和固定式自动化设备的传统叙述，聚焦于那些模仿生物结构、行为和认知能力的智能机器系统，以及这些系统在非结构化环境下的决策与控制问题。 全书分为六个主要部分，共十八章，构建了一个从基础原理到尖端实践的完整知识体系。 第一部分：仿生学基础与结构设计（Mimetic Fundamentals and Structural Design） 本部分奠定了理解仿生智能体所需的生物学、材料科学与结构工程基础。 第一章：生物运动原理与力学建模 本章详细分析了昆虫、鱼类和哺乳动物的运动机制，特别是它们在复杂地形适应性上的生物学优势。重点讨论了弹性变形体（Compliant Mechanisms）在机器人肢体设计中的应用，如肌腱驱动系统和柔性关节的设计。引入了基于能量最小化原理的运动规划方法，而非传统的牛顿-欧拉动力学分析，以更好地捕捉生物体的运动效率。 第二章：新型驱动与传感技术 探讨了超越传统电机和液压系统的驱动方案。内容包括人工肌肉（如形状记忆合金、电活性聚合物）的驱动特性、高能量密度电池技术在小型仿生机器人中的集成，以及分布式、高密度、低功耗的触觉和视觉传感器的设计与标定。尤其关注皮肤级别的电子集成技术，以实现更真实的物理交互。 第三章：自适应形态结构 研究如何设计能够动态改变自身形态以适应环境变化的机器人结构。涉及模块化自重构（Modular Self-Reconfiguration）理论，以及如何利用拓扑优化方法，结合增材制造技术，生成具有特定生物形态（如叶脉、骨骼结构）的轻量化高强度外壳。 第二部分：认知与决策的生物启发（Bio-Inspired Cognition and Decision Making） 本部分关注如何将生物体的决策机制转化为机器智能。 第四章：群体智能与分布式协作 深入研究蚁群算法（Ant Colony Optimization, ACO）和蜂群算法在多机器人系统路径规划和任务分配中的局限性与改进。重点阐述了基于信息素（Pheromone）模型的动态资源分配策略，以及如何在大规模异构机器人集群中维持鲁棒性通信和避免局部最优解。 第五章：具身认知与环境交互 探讨机器人的学习过程如何依赖于其物理身体与环境的持续交互。引入了“身体先行”（Body-First）的学习范式，强调感觉运动（Sensorimotor）环路在构建世界模型中的核心作用。分析了基于内感受（Interoception）的自我状态监测与风险评估模型。 第六章：模糊逻辑与不确定性下的决策 由于仿生系统常在高度不确定的野外环境中工作，本章探讨了如何利用模糊逻辑、证据理论和非单调推理来处理不完整或矛盾的感知数据，并做出高可靠性的实时决策，模仿生物体在压力下快速反应的能力。 第三部分：高级运动控制与导航（Advanced Locomotion Control and Navigation） 本部分侧重于如何使仿生体在复杂、动态的三维环境中实现高效运动。 第七章：动态步态生成与控制 针对四足和双足仿生机器人的动态行走、奔跑和跳跃，提出基于模型的预测控制（MPC）与基于反射弧（Reflex Arc）的混合控制架构。重点分析了“零力矩点”（ZMP）的扩展概念在崎岖地形上的应用，以及如何利用地面接触力的反馈实现主动减震。 第八章：水下与空中仿生推进 分析了鱼类摆动推进（Undulatory Propulsion）和鸟类扑翼（Flapping Wing）的流体力学原理。展示了如何设计高效率的仿生鳍和翼，并结合流体动力学（CFD）模拟，实现对水下和空中环境的精确机动控制，尤其是在湍流条件下的稳定性维持。 第九章：SLAM在动态环境中的鲁棒性 研究在植被茂密、光照变化剧烈或存在移动障碍物的环境中，如何结合事件相机（Event Cameras）和激光雷达数据，实现高精度的同步定位与地图构建（SLAM）。关注于如何快速识别和过滤“动态伪特征点”以维持地图的准确性。 第四部分：人机交互与社会机器人学（HRI and Social Robotics） 本部分转向仿生系统在人类社会环境中的应用与交互。 第十章：情感计算与意图预测 研究机器人如何感知、理解并恰当地表达“类情感”状态，以增强人机交互的自然性。本章详细阐述了基于面部微表情和声学特征的实时情感识别算法，以及如何利用这些信息来预测人类操作员的下一步操作意图。 第十一章：可信赖的协作 探讨在工业、医疗或救援场景中，如何建立人与仿生协作机器人之间的信任基础。内容涵盖了透明度（Transparency）的量化指标、故障预测的预警机制，以及机器人行为的因果解释能力。 第十二章：伦理、法律与社会影响 对高度自主的仿生系统进入公共空间所引发的社会接受度、责任归属、以及数据隐私等问题进行深入的跨学科分析，并提出前瞻性的监管框架建议。 第五部分：前沿交叉应用（Frontier Interdisciplinary Applications） 本部分聚焦于仿生智能体在特定高难度场景中的创新应用。 第十三章：灾害响应与搜救 设计并分析用于地震、洪水等灾后环境的蛇形机器人、多足昆虫型机器人。侧重于它们在狭窄空间内的高通过性、非结构化废墟的稳定攀爬策略，以及基于气味和热信号的精准目标定位技术。 第十四章：精准农业与环境监测 介绍利用微型仿生飞行器和地面爬行机器人，在农田中进行精确授粉、病虫害早期识别和局部施肥的技术。讨论了如何利用仿生的低噪音、低扰动特性，实现对敏感生态系统的长期、非侵入式监测。 第十五章：医疗康复与神经假肢 探讨基于神经信号控制的仿生假肢系统。重点介绍非侵入式脑机接口（BCI）的信号解码算法，以及如何通过触觉反馈系统，使截肢者能够重新获得对假肢的精细控制和力觉感知。 第六部分：未来展望与挑战（Future Outlook and Challenges） 第十六章：长寿命与能源自给自足 分析实现仿生机器人在野外长期部署所面临的核心能源挑战，探讨仿生太阳能采集、振动能量收集以及生物燃料电池技术的最新突破。 第十七章：通用学习范式 讨论如何从当前任务特定的学习模型转向更具通用性的学习框架，使得仿生体能够像生物一样，利用少量经验快速迁移到全新的任务和环境中。 第十八章：迈向数字生物圈 展望未来，探讨高度复杂的仿生智能体网络如何与数字孪生技术结合，构建出能够模拟和预测真实生态系统行为的“数字生物圈”。 --- 本书面向机器人学、自动化、人工智能、生物工程等领域的研究人员、高级工程师和高年级研究生。它不仅提供了详实的工程实现细节，更重要的是，它以一种跨学科的视野，引导读者思考如何从自然界中汲取灵感，创造出更智能、更具适应性、更融入环境的自主系统。阅读本书，将为读者打开一扇通往下一代机器人技术的核心大门。

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