Teleoperation and Robotics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Jean Vertut

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1985-12

价格:USD 57.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780137822027

丛书系列:

图书标签:

• Teleoperation
• Robotics
• Human-Robot Interaction
• Remote Control
• Automation
• Control Systems
• Mechanical Engineering
• Computer Science
• Haptics
• Virtual Reality

《遥操作与机器人技术》 本书深入探讨了遥操作（Teleoperation）与机器人技术（Robotics）的交叉领域，为读者呈现了一个集理论、应用与前沿发展于一体的全面视角。我们旨在揭示如何通过精巧的设计与先进的控制策略，实现人类与机器的无缝协作，从而在复杂、危险或遥不可及的环境中完成精准而高效的任务。 核心内容概览： 第一部分：遥操作系统的基础理论与设计 遥操作系统的构成要素： 本部分将详尽剖析一个典型的遥操作系统所包含的关键组件，包括但不限于： 主控端（Master Device）： 详细介绍各种输入设备，如力反馈操纵杆、数据手套、头部跟踪器、眼动跟踪器等，以及它们如何捕获操作者的运动和意图。深入分析传感器技术在主控端中的作用，以及如何将操作者的物理动作转化为可执行的指令。 从动端（Slave Robot）： 深入研究执行任务的机器人平台，包括其机械结构、执行器（如电机、液压系统）、末端执行器（如夹爪、工具）的设计考量。探讨不同类型的机器人平台，如人形机器人、移动机器人、无人机等，以及它们在遥操作场景下的适用性。 通信链路： 剖析数据传输的机制，包括有线与无线通信方式，网络延迟、带宽、可靠性等对遥操作性能的影响。讨论各种通信协议和数据编码技术，以优化信息传递效率和稳定性。 感知反馈系统： 详细阐述操作者获取环境信息的方式，包括视觉反馈（高清摄像头、立体视觉、虚拟现实/增强现实显示）、触觉反馈（力反馈、纹理感知、温度感知）、听觉反馈等。深入探讨这些反馈模式如何影响操作者的沉浸感和操作精度。 人机交互（HRI）原则在遥操作中的应用： 本部分将聚焦于如何优化操作者与遥操作系统之间的交互体验。 认知负荷与疲劳管理： 研究如何设计直观易用的界面，减少操作者的认知负担，并探讨如何通过任务分配、自动化辅助等手段缓解操作疲劳。 沉浸感与空间感知： 探讨如何通过逼真的视觉和触觉反馈，增强操作者的空间感知能力，使其感觉身临其境。 用户体验（UX）设计： 强调用户中心的理念，从操作者的角度出发，优化系统的整体易用性和效率。 控制理论在遥操作中的应用： 开环与闭环控制： 深入分析不同控制策略的原理、优缺点及其在遥操作系统中的适用场景。 延迟补偿技术： 重点研究如何应对通信延迟对系统稳定性和性能的影响，例如，基于模型的预测控制、运动合成技术等。 力反馈控制： 详细阐述如何实现精确的力反馈，让操作者能够“感受”到与环境的交互力，从而进行更精细的操作。 自适应与鲁棒控制： 探讨如何设计能够适应环境变化和系统不确定性的控制算法，提高系统的鲁棒性。 第二部分：机器人技术在遥操作中的关键技术 传感器技术与数据融合： 多模态传感器： 介绍各种传感器类型，如视觉传感器（相机、LiDAR）、力/触觉传感器、惯性测量单元（IMU）、深度传感器等，以及它们在机器人感知中的作用。 数据融合算法： 深入研究如何将来自不同传感器的数据进行融合，以构建更全面、准确的环境模型，并提升机器人的态势感知能力。 运动规划与控制： 路径规划： 探讨用于避障和最优路径搜索的算法，如A算法、Dijkstra算法、RRT算法等。 轨迹生成： 研究如何生成平滑、高效的机器人运动轨迹，以确保动作的精确性和流畅性。 动力学建模与控制： 深入分析机器人本体的动力学特性，并基于此设计高级控制策略，以实现精确的位置、速度和力控制。 机器人导航与定位： SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）： 详细介绍SLAM技术的原理及其在机器人自主导航中的重要性，包括基于视觉的SLAM、基于LiDAR的SLAM等。 传感器融合定位： 研究如何结合多种传感器信息，实现高精度、鲁棒的机器人定位。 末端执行器与工具技术： 灵巧手与多指操作： 探讨复杂抓取任务所需的灵巧手设计及其控制策略。 专用工具集成： 研究如何将各种操作工具（如焊接枪、手术器械、钻头）集成到机器人系统中，并实现精确控制。 第三部分：遥操作与机器人技术的交叉应用领域 医疗手术： 微创手术机器人： 深入分析达芬奇手术系统等遥操作手术机器人的设计原理、优势以及在骨科、泌尿外科、妇科等领域的应用。 远程诊断与治疗： 探讨如何利用遥操作技术实现远程超声、远程内窥镜检查等。 康复机器人： 研究用于患者康复训练的遥操作机器人系统。 太空探索与深海探测： 行星探测器遥操作： 详细阐述火星探测器、月球探测器等遥操作的挑战与解决方案，包括通信延迟、环境适应性等。 水下机器人（ROVs/AUVs）： 研究用于海底勘探、科学考察、打捞作业的遥操作水下机器人。 危险环境作业： 核设施维护与退役： 探讨用于核废料处理、核电站检修的遥操作机器人。 灾难救援与应急响应： 研究用于搜救、侦察、危险品处理的遥操作机器人，如在地震、火灾、化学泄漏等事故现场。 排爆机器人： 详细介绍排爆机器人的结构、功能及遥操作技术。 工业自动化与远程维护： 远程设备检查与维修： 探讨如何通过遥操作机器人对难以到达或危险的工业设备进行检查、诊断和维修。 高精度装配： 研究用于复杂装配任务的遥操作机器人。 人机协作与增强现实（AR）/虚拟现实（VR）： AR/VR辅助遥操作： 探讨如何利用AR/VR技术提供更直观、沉浸式的遥操作体验，例如，将传感器数据叠加到现实世界中，或者在虚拟环境中进行模拟操作。 共享控制与混合现实： 研究人与机器人之间的智能协作模式，以及混合现实技术在增强操作者能力方面的潜力。 第四部分：前沿发展与未来展望 自主性与半自主性： 探讨遥操作系统向更高级自主性发展的趋势，以及人与机器在任务执行中的责任划分。 机器学习与人工智能（AI）在遥操作中的应用： 研究如何利用AI技术提升遥操作系统的感知、决策和学习能力，例如，通过学习操作者的习惯进行行为预测，或通过AI辅助进行场景理解。 触觉互联网与远程存在： 展望未来，实现远距离的、具有高度真实感和交互性的“触觉互联网”，让人们能够跨越时空进行更深层次的互动。 伦理、安全与社会影响： 讨论遥操作技术发展所带来的伦理考量，如责任归属、隐私保护等，以及其对就业、社会结构可能产生的深远影响。 本书适合于机器人技术、自动化、控制工程、人机交互、计算机科学等领域的学生、研究人员、工程师以及对遥操作技术感兴趣的广大读者。通过学习本书，读者将能够深刻理解遥操作与机器人技术的原理，掌握关键技术，并洞察该领域未来的发展方向。

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