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出版者:

作者:Nof, Shimon Y. 编

出品人:

页数:0

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价格:$ 224.87

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isbn号码:9783540788300

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• 自动化
• Automation
• Robotics
• Industrial Automation
• Control Systems
• Manufacturing
• Engineering
• Technology
• Artificial Intelligence
• Machine Learning
• Systems Engineering

好的，这是一份关于一本名为《Springer Handbook of Automation》的书籍的详细简介，但其中不包含该书本身的内容。 《精密制造与智能系统：面向未来工业的系统化方法》 内容概要 《精密制造与智能系统：面向未来工业的系统化方法》是一本全面探讨当代先进制造技术、自动化系统集成以及工业智能化转型核心要素的权威著作。本书汇集了来自全球顶尖学术机构和领先工业界的专家学者们的深刻见解，旨在为工程师、研究人员、政策制定者以及对工业未来有兴趣的读者提供一个跨学科的、结构化的知识框架。 本书超越了传统制造的范畴，深入剖析了如何将前沿的计算科学、先进材料学、复杂的控制理论与实际的生产环境无缝融合，以应对全球供应链的复杂性、对可持续性的日益增长的需求以及对个性化产品的追求。 全书内容组织严谨，从基础理论的梳理，到关键技术的深度剖析，再到实际应用案例的展示，形成了一个完整的知识体系。它不仅关注“做什么”，更侧重于“如何做”以及“为什么这样做”，强调系统化思维在解决现代工业挑战中的核心地位。 第一部分：工业制造基础与演进 本部分首先为读者奠定了理解现代工业系统的基础。它回顾了从工业革命到信息时代的演进历程，明确了当前工业范式所处的历史定位。 第一章：现代制造的哲学基础 本章探讨了制造系统的核心目标——效率、质量与灵活性之间的动态平衡。引入了“效能优化”的概念，而非单纯追求速度，强调在资源受限条件下的最优解。详细阐述了面向产品生命周期管理（PLM）的早期设计思想，以及如何通过早期决策影响后期的制造成本和环境足迹。 第二章：先进材料与结构集成 本章聚焦于支撑高精度制造的材料科学突破。深入分析了新型复合材料、纳米材料以及智能材料在提高产品性能和减轻重量方面的应用潜力。重点讨论了增材制造（AM）技术如何改变传统减材加工的流程，特别是对复杂几何形状和多功能集成结构的设计自由度带来的革命性影响。同时也讨论了材料与制造过程的相互作用，例如材料在极端温度或高压环境下的性能预测。 第三章：计量学与质量保证的变革 本章详细阐述了超越传统统计过程控制（SPC）的先进计量技术。内容涵盖了非接触式测量系统（如激光扫描、白光干涉仪）的精度校准与不确定度分析。重点讨论了基于实时数据的质量反馈回路的建立，如何实现对过程偏差的即时修正，从而将质量保证从事后检验转变为内嵌于生产流程的预防性措施。 第二部分：核心自动化技术与控制系统 本部分深入剖析了驱动现代工业自动化的关键技术支柱，强调了软件与硬件的深度融合。 第四章：机器人学与运动控制的高级应用 本章超越了基础的工业机器人编程，聚焦于高阶运动规划与人机协作。详细分析了串联、并联及柔顺机器人的动力学建模与控制算法，特别是基于模型预测控制（MPC）在处理非线性、约束优化问题中的优势。此外，本章投入大量篇幅探讨了安全认证下的协作机器人（Cobots）在共享工作空间中的行为预测与碰撞避免策略。 第五章：分布式控制架构与实时通信 本章探讨了现代生产线所需的分布式、容错的控制网络。对比了现场总线（Fieldbus）技术与基于以太网的下一代工业通信标准（如TSN——时间敏感网络）的性能差异、延迟特性和带宽需求。重点讨论了如何设计一个具备高可用性和可扩展性的分布式控制系统（DCS），以应对大规模、多区域生产的协调需求。 第六章：传感器融合与环境感知 本章集中于如何从异构传感器数据中提取有意义的信息。内容涉及多模态数据（视觉、触觉、听觉、力觉）的同步采集、时间戳对齐与信息融合算法（如扩展卡尔曼滤波、粒子滤波）。特别强调了这些感知技术在复杂装配、精密抓取以及动态环境下的导航与定位中的关键作用。 第三部分：工业智能化与数据驱动决策 本部分是全书的重点，阐述了如何利用信息技术和数据科学驱动制造流程的优化与创新。 第七章：工业物联网（IIoT）的架构与安全 本章详细介绍了构建安全、可信赖的IIoT生态系统的技术栈。从边缘计算节点的硬件选型到云端数据聚合平台的构建，全面覆盖了数据生命周期管理。安全部分深入探讨了OT（操作技术）与IT（信息技术）融合带来的安全风险，并介绍了基于零信任模型和区块链技术的工业数据溯源与访问控制方案。 第八章：机器学习在过程优化中的应用 本章着重于将前沿的机器学习（ML）和深度学习（DL）模型应用于复杂的制造难题。讨论了如何利用神经网络进行故障诊断（Fault Diagnosis）和剩余使用寿命预测（RUL Prediction）。同时，详述了强化学习（RL）在优化复杂调度问题（如车间调度、能源消耗管理）中的潜力，以及如何处理小样本、高噪声的工业数据。 第九章：数字孪生与模拟仿真平台 本章将数字孪生（Digital Twin）视为连接物理世界与虚拟世界的桥梁。详细介绍了构建高保真数字孪生的建模方法，包括多物理场耦合仿真、状态同步机制与数据驱动的模型校准技术。重点阐述了如何利用数字孪生进行“What-If”分析，提前验证生产变更、预测设备退化，从而实现零停机维护策略。 第四部分：系统集成、可持续性与未来展望 最后一部分将目光投向跨系统集成和工业的宏观发展趋势。 第十章：面向柔性制造的系统集成方法 本章探讨了如何设计一个能够快速重构和适应新产品系列的制造系统。介绍了面向服务的架构（SOA）和微服务在制造执行系统（MES）中的应用，以增强软件的模块化和可部署性。强调了集成过程中标准化的数据模型和接口协议的重要性，以确保不同供应商设备的互操作性。 第十一章：可持续制造与资源效率 本章关注工业对环境责任的履行。系统性地分析了生命周期评估（LCA）方法在设计阶段的整合，以及如何通过过程优化来减少材料浪费和能源消耗。重点探讨了能源管理系统（EMS）的设计，利用实时负荷预测和需求侧响应，实现生产过程的碳足迹最小化。 第十二章：未来工业的生态系统与人才培养 本章对工业的未来趋势进行展望，讨论了超个性化制造、自主工厂的概念，以及如何通过跨企业协作形成更具韧性的供应链网络。最后，提出了面向下一代工业工程师所需的复合技能结构，强调了跨学科的深度学习和持续的专业发展对于应对技术快速迭代的必要性。 本书的独特价值 本书的结构并非简单地罗列技术，而是致力于构建一个完整的、逻辑自洽的知识体系。它强调了系统思维的重要性——即认识到每一个组件（无论是传感器、算法还是材料）都不是孤立存在的，它们共同构成了一个复杂的、相互作用的整体。对于希望从“自动化”迈向“智能化”的企业和研究团队而言，本书提供了从概念到实践的全面路线图。其深度和广度确保了它将成为相关领域研究和工程实践中的重要参考资料。

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我是一名刚入职不久的自动化技术员，对于这个新领域充满了好奇和求知欲，也带着一丝初入行业的迷茫。《Springer Handbook of Automation》的出现，恰似一盏明灯，为我照亮了前行的道路。这本书的排版设计非常人性化，即使是对于像我这样在某些理论方面还有些基础薄弱的新手来说，也能够相对轻松地理解。我从头开始，循序渐进地阅读，从最基础的自动化基本原理开始。书中对于自动化系统的构成要素，如传感器、执行器、控制器以及人机界面等，都进行了详细的介绍，不仅解释了它们各自的功能，更重要的是阐述了它们之间是如何协同工作的，形成一个完整的自动化流程。例如，在介绍传感器时，作者不仅列举了各种不同类型的传感器，如光电传感器、压力传感器、温度传感器等，还深入探讨了它们的工作原理、精度、响应时间等关键参数，以及在不同应用场景下如何选择合适的传感器。在学习执行器时，我了解了各种电机、阀门、气缸等如何将控制信号转化为实际的机械运动，以及它们在精度、功率、响应速度方面的差异。这本书最让我感到惊艳的是，它在介绍理论知识的同时，从未脱离实际应用。书中提供了大量来自于不同行业的案例研究，从工业生产线上的机器人协作，到智能建筑中的环境控制，再到无人驾驶汽车的路径规划，这些鲜活的例子让我深刻理解了自动化技术是如何改变我们的生活和工作的。尤其是我对其中关于PLC（可编程逻辑控制器）编程的部分非常感兴趣，作者用图文并茂的方式解释了Ladder Diagram（梯形图）和Function Block Diagram（功能块图）等编程语言，并通过一些简单的控制逻辑示例，让我这个初学者也能够大致理解PLC的工作方式和编程思路。这本书让我对自动化有了更全面、更深入的认识，也极大地增强了我在这个领域继续学习和发展的信心。

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作为一名在制造业自动化领域深耕多年的高级工程师，我一直在寻找一本能够涵盖当前最新技术趋势，并提供深入理论分析与实战指导的参考书。《Springer Handbook of Automation》在我看来，无疑是这个领域的“百科全书”和“武林秘籍”。我通常不会从头读到尾，而是会根据我当前面临的具体问题，有针对性地查阅相关章节。最近，我正在负责一个工厂的智能升级项目，重点是提升生产线的柔性和智能化水平，因此我对书中关于“柔性制造系统”（FMS）和“分布式控制系统”（DCS）的章节格外关注。我发现，书中对这些先进系统的架构设计、关键技术以及实施策略都进行了极为详尽的论述。例如，在FMS部分，它不仅介绍了如何通过模块化设计和可重构的生产单元来实现生产线的灵活调整，还深入探讨了如何利用先进的调度算法来优化生产流程，缩短生产周期，提高资源利用率。对于DCS，书中则详细阐述了其在大型复杂工业过程中的关键作用，包括如何实现多层次、分布式的控制，以及如何保证系统的可靠性、稳定性和安全性。我特别欣赏书中对于“工业物联网”（IIoT）和“数字孪生”（Digital Twin）等前沿概念的引入和深入探讨。作者并没有将它们简单地作为时髦的术语提及，而是从技术实现的底层逻辑，到它们在工业自动化中的实际应用价值，都进行了深入的剖析。例如，在讨论数字孪生时，书中详细介绍了如何通过传感器数据采集、建模仿真以及实时数据交互，来创建物理对象的虚拟副本，并通过这个虚拟副本进行预测性维护、工艺优化和风险评估。这些内容极大地启发了我对于工厂智能化升级的思路，为我提供了许多可以直接借鉴和实施的技术方案。

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我是一名对新兴技术充满好奇心的爱好者，尤其对人工智能和自动化如何改变我们的未来生活充满期待。《Springer Handbook of Automation》这本书，虽然内容深入专业，但它所描绘的自动化未来景象，让我感到无比兴奋。我并非专业人士，但这本书的叙述方式和丰富的图例，让我能够以一种相对轻松的方式，去理解这个复杂而迷人的领域。我最先被吸引的是书中关于“智能家居自动化”的章节。它详细介绍了如何通过各种智能设备，如智能音箱、智能门锁、智能家电等，构建一个互联互通、高度自动化的家居环境。书中不仅介绍了这些设备的功能，更重要的是，它阐述了如何通过人工智能技术，让家居系统能够学习用户的习惯，并根据环境变化进行智能化的调节，例如自动调节室内温度、灯光亮度，甚至根据用户的喜好播放音乐。这让我对未来的生活充满了无限的遐想。此外，书中关于“自动驾驶技术”的章节，也让我大开眼界。它详细介绍了自动驾驶技术的核心组成部分，如感知系统、决策系统、控制系统等，以及如何利用各种传感器，如摄像头、激光雷达、毫米波雷达等，来构建车辆周围环境的三维模型。书中对于人工智能在自动驾驶中的应用，如路径规划、决策制定、行为预测等，都进行了深入的探讨，让我看到了一个更加安全、便捷的未来出行方式。虽然有些技术细节对我来说还比较抽象，但这本书所展现的自动化技术带来的巨大变革和无限可能，足以激发我继续探索的兴趣。

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我是一名在航空航天领域工作的工程师，负责设计和优化飞行器的自动化控制系统。《Springer Handbook of Automation》这本书，为我提供了在这一高科技领域所需的前沿理论和技术指导。我尤其对书中关于“飞行控制系统”的章节印象深刻。它从最基础的空气动力学原理出发，详细介绍了飞行器姿态控制、航向控制、速度控制等基本概念，并深入探讨了各种先进的控制策略，如PID控制、模型预测控制、自适应控制以及鲁棒控制等。书中对于如何设计能够应对各种飞行条件的自动化控制系统，提供了非常详尽的数学推导和工程实践建议。例如，在讨论飞行器在复杂大气环境下的动态响应时，书中详细介绍了如何利用状态空间方法来建立飞行器的数学模型，并如何通过优化控制参数来提高系统的稳定性、鲁棒性和响应速度。我特别欣赏书中关于“自主飞行技术”的章节，它详细介绍了如何利用人工智能和机器学习技术，为无人机和未来载人飞行器开发自主导航、目标识别、路径规划和决策能力。书中对于强化学习在自主飞行任务中的应用，如如何训练无人机进行复杂的空中机动和目标跟踪，以及如何利用计算机视觉技术实现环境感知和自主着陆，都提供了非常具体的案例和算法分析。这些内容极大地启发了我对于开发更加智能、更加自主的飞行控制系统的思路，为我未来的研究和工程实践提供了坚实的理论基础和丰富的技术灵感。

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我是一名在物流自动化领域工作的工程师，主要负责仓储机器人和自动化分拣系统的设计与优化。《Springer Handbook of Automation》这本书，为我在应对工作中遇到的复杂问题提供了宝贵的指导和丰富的解决方案。我对书中关于“物流自动化技术”的章节尤其感兴趣，它全面而深入地介绍了当前物流领域各种自动化技术的最新发展。我特别关注了书中关于“AGV（自动导引车）技术”和“AMR（自主移动机器人）技术”的章节。作者详细介绍了AGV的导航方式，如磁条导航、激光导航、视觉导航等，以及它们在仓储环境中的应用。更重要的是，它还深入探讨了AMR的优势，如其更高的灵活性、自主性和对复杂环境的适应能力，并分析了AMR在动态仓库环境中的路径规划、避障和任务调度等关键技术。书中提供了大量的工程实例，例如如何利用AMR构建高效的“最后一公里”配送系统，以及如何通过AMR集群来优化仓库内部的物料搬运效率。此外，书中关于“自动化仓储管理系统（WMS）”的章节，也让我对如何将机器人技术与仓储管理软件相结合，实现整个仓储流程的智能化管理有了更深的理解。它不仅介绍了WMS的核心功能，如订单管理、库存管理、库位管理等，还深入探讨了如何通过WMS与自动化设备进行无缝对接，实现信息的实时共享和指令的精准下达。这本书让我能够更全面地审视我们正在进行的物流自动化项目，并从中获得启发，不断优化我们的技术方案，提升系统的整体效率和智能化水平。

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作为一名大学自动化专业的教师，我一直在寻找一本既能作为本科生和研究生教材的辅助读物，又能满足我自身学术研究需求的参考书。《Springer Handbook of Automation》的出现，无疑是我的福音。我通常会将其中的部分章节作为课程的延伸阅读材料，或者在我准备讲授特定主题时，作为获取最新技术信息和深入理论细节的来源。我对书中关于“信号处理与系统辨识”的部分印象尤为深刻。作者以一种极其系统且严谨的方式，阐述了各种信号处理技术，如傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等在自动化系统分析中的应用，并详细介绍了各种系统辨识方法，如最小二乘法、最大似然法以及神经网络辨识等。书中对于如何从测量数据中提取系统模型，以及如何评估模型的准确性，都提供了非常详细的指导。这对于我的教学非常有帮助，我可以借此向学生展示理论知识如何与实际数据处理相结合。此外，书中关于“人工智能与智能控制”的章节，对于我当前正在进行的关于模糊逻辑控制和神经网络控制的研究项目，提供了极大的启发。作者不仅深入探讨了这些智能控制方法的数学原理，还结合了大量的实例，展示了它们在提高系统鲁棒性、适应性和最优性方面的巨大潜力。我特别欣赏书中关于“模糊神经混合控制”的章节，它将模糊逻辑的推理能力和神经网络的学习能力相结合，提供了一种非常强大的控制策略。通过阅读这本书，我不仅能够不断更新我的教学内容，更能为我的研究找到新的理论支撑和技术灵感。

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我是一名专注于机器人控制算法的研究生，一直渴望能够找到一本能够将理论研究与实际工程应用紧密结合的书籍。《Springer Handbook of Automation》简直就是为我量身定做的。在阅读这本书的过程中，我深刻体会到了作者在各个子领域知识的广度和深度。我尤其对书中关于“机器人动力学与控制”的章节赞不绝口。它从牛顿-欧拉法和拉格朗日法等基础动力学建模方法讲起，详细推导了机器人运动方程，并深入探讨了各种控制策略，如PID控制、力/阻抗控制、自适应控制以及模型预测控制等。让我惊喜的是，书中并没有止步于理论公式的推导，而是提供了非常具体的算法实现细节和仿真分析。例如，在介绍零力矩点（ZMP）控制在双足机器人行走中的应用时，作者不仅解释了ZMP的物理意义，还详细给出了如何基于ZMP轨迹来计算脚掌受力、调整身体姿态的算法步骤，并通过仿真结果直观地展示了其有效性。此外，书中对于“机器学习在自动化中的应用”的部分也让我受益匪浅。它系统地介绍了如何利用监督学习、无监督学习以及强化学习等技术来解决机器人感知、决策和控制中的复杂问题。我特别关注了书中关于强化学习在机器人抓取和路径规划中的应用案例，作者通过详实的数学描述和清晰的算法流程，让我对如何训练一个能够自主学习并优化行为的机器人有了全新的认识。这本书不仅巩固了我现有的知识体系，更重要的是，它为我指明了未来研究的方向，让我看到了将前沿理论转化为实际机器人系统的无限可能。

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作为一名在自动化领域摸爬滚打了十多年的工程师，我几乎是怀着朝圣的心情翻开了这本《Springer Handbook of Automation》。首先映入眼帘的是其厚重且极具质感的封面，一种沉甸甸的学术气息扑面而来，仿佛握住了整个自动化世界的脉搏。打开扉页，目录如同一张详尽的地图，将自动化这个宏大而复杂的领域切割成无数清晰的模块，从最基础的控制理论，到前沿的人工智能与机器人学，再到实际应用中的生产制造自动化，无不囊括其中。我迫不及待地跳入第一个让我眼前一亮的章节，那是一个关于现代控制系统设计的深度探讨。作者以一种极其严谨但又清晰易懂的语言，阐述了诸如PID控制器、状态空间方法、最优控制等核心概念，并辅以大量的数学公式和工程实例。让我印象深刻的是，书中并非简单地罗列理论，而是深入剖析了这些理论在实际工程中遇到的挑战，比如系统的不确定性、噪声干扰以及实时性要求等，并提供了多种应对策略和设计技巧。例如，在讨论鲁棒控制时，作者详细介绍了H∞控制和μ合成等方法，并详细解释了这些方法是如何通过数学模型来保证系统在各种不确定性下的稳定性与性能的。我尤其赞赏书中对于仿真验证的强调，提供了许多利用MATLAB/Simulink等工具进行模型建立、参数整定和性能评估的指导。读到这里，我仿佛置身于一个高科技实验室，亲手调试着复杂的控制算法，感受着理论与实践结合带来的巨大成就感。这本书不仅仅是一本参考书，更像是一位经验丰富的导师，在我困惑时给予指引，在我需要深入时提供洞见。它为我系统地梳理了自动化理论的脉络，也为我在面对具体工程问题时提供了坚实的理论支撑和丰富的解决方案。

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我是一名在汽车制造行业从事自动化生产线设计与维护的工程师，一直致力于提高生产效率和产品质量。《Springer Handbook of Automation》这本书，就像是我的“宝典”，为我提供了源源不断的技术灵感和解决方案。我尤其对书中关于“工业机器人应用”的章节非常着迷。它不仅详细介绍了各种工业机器人的类型，如串联机器人、并联机器人、SCARA机器人等，还深入阐述了它们在汽车制造领域的具体应用，如焊接、喷涂、装配、搬运等。让我印象深刻的是，书中对于机器人运动学和动力学建模的详细讲解，以及如何通过这些模型来进行机器人的路径规划、轨迹生成和实时控制。这对于我来说至关重要，因为精确的机器人运动是保证产品质量的关键。我尤其欣赏书中关于“机器人协同工作”的章节，它详细介绍了多机器人系统如何协同工作，以完成更复杂的装配任务，并探讨了在多机器人环境下如何解决路径冲突、资源共享以及任务分配等问题。这对于我们正在进行的自动化产线升级项目，即如何让多台机器人协同完成汽车车身的焊接任务，提供了极大的理论指导和实践参考。此外，书中关于“机器视觉在工业自动化中的应用”的章节，也让我对如何利用视觉系统进行零件的识别、定位、缺陷检测等有了更深入的理解。它详细介绍了各种视觉传感器、图像处理算法以及深度学习在机器视觉领域的应用，为我提供了许多优化现有视觉检测系统的思路。

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我是一名在生物医学工程领域工作的研究员，专注于开发用于疾病诊断和治疗的自动化医疗设备。《Springer Handbook of Automation》这本书，为我提供了在这一交叉领域所需的跨学科知识和技术洞见。我尤其对书中关于“生物医学信号处理与分析”的章节印象深刻。它详细介绍了各种生物医学信号，如心电图（ECG）、脑电图（EEG）、肌电图（EMG）等的特点和采集方法，并深入探讨了各种信号处理技术，如滤波、降噪、特征提取等，以及如何利用这些技术来分析和解释这些信号。书中对于如何利用人工智能和机器学习技术，从复杂的生物医学信号中提取有用的诊断信息，例如预测疾病的发生、评估治疗效果等，都进行了非常详细的论述。我特别欣赏书中关于“机器人辅助手术”的章节。它详细介绍了当前机器人手术系统的发展现状，以及如何利用高精度机器人技术来辅助外科医生进行微创手术。书中不仅介绍了机器人手术系统的硬件组成，如手术机器人手臂、传感器、控制系统等，还深入探讨了如何利用自动化技术来提高手术的精确度、稳定性和安全性。例如，书中详细介绍了如何利用计算机视觉技术来实现手术视野的增强和导航，以及如何利用力反馈技术来让外科医生感受到手术组织的触感。这些内容极大地启发了我关于如何将自动化技术应用于医疗诊断和治疗的新思路，为我未来的研究和开发提供了重要的技术支撑和理论指导。

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