Robotis OP仿人機器人權威指南 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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[韓] 金鍾熠（Jong-Wook Kim） 著

圖書標籤:

• 機器人
• 仿人機器人
• Robotis OP
• 機器人技術
• 機器人編程
• ROS
• Python
• 機器人控製
• 自動化
• STEM教育

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115473028

版次：1

商品編碼：12302091

品牌：異步圖書

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-02-01

用紙：膠版紙

編輯推薦

　　仿人機器人讓機器人更具人行，具有更強的智能和功能。仿人機器人具有人類的外觀，可以適應人類的生活和工作環境，代替人類完成各種作業，並可以在醫療、教育、娛樂等方麵擴展人類的能力。
　　本書介紹仿人機器人，結閤Robotic OP平颱進行講解。全書以基礎理論加實例的方式介紹，避免瞭生澀抽象的描述，還通過MATLAB和C++等工具對機器人進行瞭仿真測試，並通過相應的平颱對機器人進行瞭實際測試。

內容簡介

　　隨著科技的不斷發展，機器人逐漸成為現今和未來世界值得期待的又一科技産物。仿人機器人模擬人類的身體結構，可以與人類協同工作或者代替人類進行工作，全世界範圍內都在積極地研究並開發它。
　　本書通過6章內容，全麵介紹瞭Robotis公司的ROBOTIS OP機器人。通過對基礎理論、仿人機器人運動學、仿人機器人動力學、為仿人機器人創建動作及動作生成等章節的學習，讀者將深度瞭解仿人機器人的各種知識點和關鍵技術點。
　　本書適閤機器人愛好者閱讀，也適閤機器人研發和競賽等相關領域的專業人士參考 學習。

作者簡介

　　Jong-Wook Kim，韓國東亞大學的教授，浦項市科技大學電力和電子工程方嚮的工程博士，同時對嵌入式係統、智能機器人以及算法優化等領域頗有興趣。

目錄

第1章 緒論 1

1.1 機器人曆史 1

1.2 仿人機器人的曆史 4

1.3 韓國及國外機器人産業動嚮 15

第2章 仿人機器人運動學 17

2.1 齊次坐標變換 18

2.2 利用DH方法為仿人機器人建模 28

2.2.1 DH（Denavit-Hartenberg）方法 28

2.2.2 在仿人機器人中應用DH參數法 39

2.2.3 利用優化算法做DH法的逆嚮運動學計算 63

2.3 利用投影法對仿人機器人建模 87

2.3.1 投影法 87

2.3.2 嚮仿人機器人應用投影法 88

2.3.3 利用投影法的仿人機器人逆嚮運動學 100

2.3.4 投影法中的重心計算 110

第3章 仿人機器人動力學 113

3.1 動力學基礎 114

3.1.1 角速度（angular velocity）與綫速度（linear velocity） 114

3.1.2 齊次變換時的綫速度計算 120

3.1.3 利用DH方法計算仿人機器人連杆的綫速度與加速度 124

3.1.4 利用投影法計算仿人機器人關節坐標的二次微分式 133

3.2 仿人機器人的關節扭矩 137

3.2.1 扭矩 138

3.2.2 關節扭矩計算方法 140

3.3 零力矩點（ZMP） 153

3.3.1 利用DH方法計算ZMP 155

3.3.2 利用投影法計算ZMP 157

3.4 倒立擺的控製 162

第4章 ROBOTIS OP 170

4.1 OP硬件 173

4.1.1 控製器 174

4.1.2 執行機構 177

4.1.3 傳感器 184

4.2 軟件開發 190

4.2.1 搭建開發環境 190

4.2.2 P框架 195

4.3 啓動OP 213

4.4 運行現有功能 221

4.4.1 運行示例教程 221

4.4.2 運行Action Editor 223

第5章 為仿人機器人創建動作 229

5.1 仿人機器人的關節角關係式 229

5.2 為機器人動作生成電動機軌跡 242

5.2.1 為關節電動機生成鏇轉角度軌跡 242

5.2.2 關節軌跡的優化變量 248

5.3 原地轉嚮 254

5.4 雙足行走 269

5.4.1 步行準備姿勢優化 272

5.4.2 步行準備姿勢調整 280

5.4.3 為雙足行走優化關節角度軌跡 296

5.4.4 模擬具有多種特徵的雙足行走 325

第6章 ROBOTIS OP的動作生成 347

6.1 關於optWalk 347

6.2 傳感器校準 351

6.2.1 利用陀螺儀傳感器做角度推測 353

6.2.2 利用加速度傳感器做角度推測 363

6.2.3 利用互補濾波器（complementary filter）做姿勢推斷 367

6.2.4 FSR傳感器 374

6.3 平衡控製 378

6.3.1 矢狀麵下體關節角的ZMP反射神經控製 379

6.3.2 上體角反射神經控製 392

6.4 為OP生成動作 397

6.4.1 OP動作代碼 397

6.4.2 OP的動作生成函數 402

6.4.3 調整OP麵部LED的顔色 421

6.5 OP雙足行走 423

6.5.1 OP步行驅動 423

6.5.2 OP步行生成函數 428

6.5.3 讓OP穩定行走 434

參考文獻 436

《探索仿人機器人：從理論到實踐的通用指南》 在人工智能飛速發展的今天，仿人機器人已不再是科幻電影中的遙遠想象，而是逐漸滲透進我們生活的方方麵麵，成為科技前沿最引人注目的焦點之一。它們模仿人類的形態，以高度的靈活性和智能化的交互能力，預示著一個全新的技術時代。本書並非針對某一特定型號或品牌的仿人機器人，而是緻力於為廣大科技愛好者、學生、研究人員以及對仿人機器人技術感興趣的入門者，提供一個全麵、係統的通用學習框架。我們旨在剝離具體産品實現的細節，深入探討支撐仿人機器人運行的底層原理、核心技術及其廣闊的應用前景。 第一部分：仿人機器人學的基礎理論 要理解仿人機器人，首先需要構建堅實的理論基礎。本部分將從仿人機器人學的基本概念入手，介紹其發展曆程、關鍵技術分支以及當前的研究熱點。 仿人機器人學的起源與演進： 我們將迴顧仿人機器人技術的發展脈絡，從早期粗糙的機械裝置到如今高度智能化的係統，梳理不同發展階段的代錶性成就和遇到的挑戰。這有助於理解仿人機器人技術是如何一步步演進，並為未來的發展奠定曆史視角。 仿人機器人的構成要素： 仿人機器人是一個復雜的集成係統，其核心構成包括但不限於： 感知係統： 機器人如何“看”和“聽”？我們將深入探討各類傳感器，如攝像頭（用於視覺感知）、麥剋風（用於聽覺感知）、觸覺傳感器（用於感知物理接觸）、慣性測量單元（IMU，用於姿態和運動感知）等。同時，會介紹數據預處理、特徵提取等圖像處理和信號處理的基礎技術，以及這些原始數據如何轉化為機器人可理解的信息。 決策與控製係統： 機器人的“大腦”是如何工作的？我們將講解人工智能中的機器學習、深度學習、強化學習等算法在機器人決策中的應用。重點會放在如何讓機器人理解環境、做齣智能判斷、規劃行動路徑。還會介紹經典的控製理論，如PID控製、模型預測控製等，以及它們在機器人姿態穩定、動作協調中的作用。 執行係統： 機器人如何“行動”？我們將詳細介紹仿人機器人的“骨骼”和“肌肉”，即執行機構。這包括各種類型的電機（伺服電機、步進電機等）及其驅動技術，關節的設計原理，以及如何通過精密的機械結構實現模仿人類的行走、抓取、平衡等動作。 人機交互： 機器人如何與人類交流？我們將探討自然語言處理（NLP）技術，使機器人能夠理解和生成人類語言，以及語音識彆和語音閤成技術。同時，會介紹更高級的交互方式，如手勢識彆、麵部錶情識彆，以及如何設計友好的用戶界麵，確保人機協作的順暢與安全。 仿人機器人學的關鍵技術挑戰： 即使在通用層麵，仿人機器人也麵臨著諸多挑戰，例如： 高自由度運動控製： 模仿人類復雜的全身運動需要精確協調大量的關節，這是一個極具挑戰性的控製問題。 非結構化環境下的感知與導航： 在真實世界中，環境復雜多變，機器人需要具備強大的感知能力來理解並安全地導航。 能耗與續航： 仿人機器人通常需要大量的能量來驅動復雜的執行器和計算單元，續航問題是實際應用的關鍵瓶頸。 安全性與魯棒性： 確保機器人與人類互動時的安全性，以及在各種意外情況下保持穩定運行的能力至關重要。 第二部分：仿人機器人學的關鍵技術深度解析 在掌握瞭基礎理論之後，本部分將深入剖析實現仿人機器人所需的一係列核心技術，為讀者提供更具操作性的技術理解。 機器人動力學與運動學： 運動學（Kinematics）： 講解正嚮運動學（已知關節角度求末端執行器位姿）和逆嚮運動學（已知末端執行器位姿求關節角度）。理解不同類型的鏈式結構（如串聯、並聯）及其在機器人設計中的應用。 動力學（Dynamics）： 介紹牛頓-歐拉法、拉格朗日法等動力學建模方法，理解慣性力、重力、摩擦力等對機器人運動的影響，以及如何進行動力學仿真和分析。 傳感器技術與數據融閤： 視覺感知： 深入探討相機模型、標定、圖像處理基礎（濾波、邊緣檢測）、目標檢測與跟蹤、立體視覺（深度估計）、SLAM（同步定位與地圖構建）等技術。 其他傳感器： 詳細介紹IMU、編碼器、力傳感器、激光雷達（LiDAR）等傳感器的原理、數據特性及其在機器人中的應用。 數據融閤： 講解卡爾曼濾波、粒子濾波等經典數據融閤算法，以及如何將來自不同傳感器的數據進行有效整閤，提高機器人對環境的整體認知精度和魯棒性。 智能規劃與決策算法： 路徑規劃： 介紹A算法、RRT（快速隨機樹）算法等在機器人運動規劃中的應用，以及如何生成平滑、避障的運動軌跡。 任務規劃： 探討如何將復雜任務分解為一係列可執行的子任務，以及狀態機、行為樹等在任務規劃中的應用。 機器學習在決策中的應用： 詳細介紹監督學習、無監督學習、強化學習的核心思想，以及它們如何訓練機器人進行感知、決策和控製。例如，如何訓練一個神經網絡來識彆物體，或者如何使用強化學習讓機器人學會行走。 先進控製策略： 足式行走控製： 重點介紹仿人機器人行走的關鍵技術，包括步態規劃、零力矩點（ZMP）控製、模型預測控製（MPC）在足式行走中的應用，以及如何實現穩定、自然的行走。 姿態控製與平衡： 講解如何利用IMU等傳感器信息，通過反饋控製算法（如PID）來維持機器人的動態平衡，尤其是在復雜地形或受到外力乾擾時。 操作與抓取控製： 介紹末端執行器（手部）的設計原則，以及如何進行精密的抓取姿態規劃和力控抓取。 計算平颱與嵌入式係統： 機器人操作係統（ROS）： 詳細介紹ROS的架構、核心概念（節點、話題、服務、Action）、常用工具及其在機器人開發中的重要作用。 硬件選型與集成： 講解選擇閤適的CPU、GPU、FPGA等計算硬件，以及如何進行嵌入式係統的開發和優化，滿足機器人實時計算的需求。 第三部分：仿人機器人的應用領域與未來展望 理論與技術層麵之外，理解仿人機器人的實際價值和未來發展方嚮同樣重要。本部分將探討仿人機器人在不同領域的應用，以及未來的技術趨勢。 教育與科研： 仿人機器人作為集成瞭機械、電子、計算機、人工智能等多個學科的平颱，是理想的教育工具和科研載體。它們能夠幫助學生和研究人員直觀地學習和實踐先進技術。 工業製造： 在未來，仿人機器人有望進入生産綫，執行重復性、危險性或對精度要求極高的任務，與人類工人協同工作，提高生産效率和靈活性。 服務行業： 從傢庭助手到醫療護理，再到零售服務，仿人機器人憑藉其直觀的交互方式和靈活的行動能力，有望在服務領域發揮越來越重要的作用，為人類提供便利。 探索與救援： 在危險、難以到達的環境，如災難現場、深海、太空等，仿人機器人可以替代人類進行勘探、搜救或作業，大大降低風險。 娛樂與藝術： 仿人機器人也可能在演藝、錶演、甚至藝術創作領域展現獨特的潛力。 仿人機器人學麵臨的倫理與社會問題： 隨著仿人機器人技術的不斷發展，我們還需要關注其可能帶來的倫理、隱私、就業衝擊等社會問題，並提前思考應對策略。 未來發展趨勢： 展望未來，仿人機器人將朝著更強的通用性、更高的自主性、更自然的人機交互、更低的成本以及更強的環境適應性方嚮發展。腦機接口、類人智能、仿生材料等前沿技術的融閤，將為仿人機器人帶來革命性的突破。 本書的特色與目標讀者 本書旨在以一種通俗易懂且深入淺齣的方式，為讀者呈現仿人機器人學的全貌。我們不會局限於某一特定工具或平颱，而是強調原理的普適性，讓讀者在掌握瞭這些通用知識後，能夠觸類旁通，舉一反三。 本書的目標讀者包括： 對機器人技術充滿好奇的初學者： 希望係統瞭解仿人機器人是如何構建和工作的。 高等院校學生： 學習機器人學、人工智能、自動化、計算機科學等相關專業的學生，可以作為課外拓展或輔助學習的參考。 科技愛好者與工程師： 希望瞭解前沿技術，並將其應用於實際項目中的技術人員。 對人工智能與未來科技感興趣的任何人： 想要深入理解人工智能在物理世界中的體現，以及它將如何改變我們的未來。 通過閱讀本書，您將不僅能夠理解仿人機器人“是什麼”，更能深入瞭解“為什麼”以及“如何”實現。我們將引導您一步步揭開仿人機器人神秘的麵紗，感受科技進步的魅力，並激發您對未來無限可能的探索欲望。

評分☆☆☆☆☆

我對《Robotis OP仿人機器人權威指南》這本書抱有極高的期待，因為我一直覺得仿人機器人是科技發展的一個重要方嚮，充滿瞭無限的可能性。當我看到這本書名的時候，我感覺它可能是一本能夠幫助我全麵瞭解Robotis OP仿人機器人技術的好書。我希望這本書能夠讓我深入理解仿人機器人的工作原理，比如它們的運動控製、感知能力以及與環境的交互方式。我特彆想知道，Robotis OP這個平颱是如何在硬件和軟件上實現這些功能的。我期待書中能夠提供一些實際的開發案例和代碼示例，讓我能夠學以緻用，甚至嘗試自己去構建一些有趣的機器人應用。對於一個對機器人技術充滿熱情但缺乏係統性知識的學習者來說，一本能夠兼顧理論深度和實踐指導的書籍，無疑是寶貴的財富。我希望這本書能夠幫助我打開機器人世界的大門，並且激發我對這個領域更深層次的探索欲望。

評分☆☆☆☆☆

我一直對機器人領域充滿瞭嚮往，特彆是那種可以像人一樣活動的仿人機器人，它們總能勾起我內心深處對科技的好奇和對未來世界的想象。在搜尋相關資料的時候，這本書的書名《Robotis OP仿人機器人權威指南》立刻吸引瞭我的注意。我覺得“權威指南”這四個字，就預示著它能夠提供一種係統、可靠的學習路徑。我希望這本書能帶領我領略仿人機器人的世界，從最基礎的概念講起，一步步深入到其核心技術。我期待書中能有關於Robotis OP機器人是如何被設計齣來的曆史和理念介紹，讓我瞭解它為什麼會以這樣的形態和功能齣現。更重要的是，我希望能學到如何操作和控製它，比如如何編寫程序讓它行走、跳舞，甚至完成一些簡單的任務。這對於我來說，將是實現我兒時機器人夢想的第一步。我希望這本書能讓我感受到科技的魅力，並且開啓我對仿人機器人技術更深層次的探索。

評分☆☆☆☆☆

我是在一個技術論壇上偶然看到有人推薦這本書的，當時他提到這本書的內容非常全麵，而且講解得很深入，完全不像市麵上那些浮於錶麵的科普讀物。我當時就覺得，這正是我一直想找的那種能夠深入瞭解Robotis OP仿人機器人奧秘的書籍。我特彆關注它在“權威指南”這個定位上能做到什麼程度。我理解“權威”意味著這本書應該是基於堅實的理論基礎，並且經過瞭實踐的驗證。我期望書中能夠包含關於Robotis OP機器人硬件設計的詳細剖析，例如它的關節結構、傳感器配置、動力係統等，讓我對這個平颱的物理構成有一個清晰的認知。同時，我也希望能深入瞭解其軟件架構，包括操作係統、開發環境、以及各種控製算法的實現細節。對於像我這樣希望能夠進行二次開發或者進行更深入研究的讀者來說，這一點至關重要。我希望這本書能夠提供足夠的技術深度，讓我能夠理解其工作原理，甚至為後續的創新和應用打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就足夠吸引人瞭，那個酷酷的機器人形象，一看就讓人燃起瞭對未來科技的好奇心。我一直對機器人技術，尤其是仿人機器人，有著濃厚的興趣，但很多時候感覺入門門檻很高，信息零散，很難係統地學習。所以，當看到這本書的名字時，我立刻就被吸引住瞭。我期待這本書能夠像一本“路綫圖”一樣，為我指明方嚮，讓我能夠從零開始，一步步瞭解仿人機器人的原理、結構、控製以及可能的應用。我希望它不僅僅是一本技術手冊，更能激發我對這個領域的探索熱情，讓我感受到仿人機器人的魅力，甚至萌生齣自己動手去實踐的衝動。畢竟，對於我這樣一個愛好者來說，理論知識固然重要，但能將知識轉化為實際操作，那是更令人興奮的事情。我非常希望這本書能幫助我理解那些復雜的技術概念，比如運動學、動力學、感知係統等等，用通俗易懂的方式解釋清楚，讓我能夠真正理解仿人機器人在行走、抓取、甚至與環境互動時背後的邏輯。

評分☆☆☆☆☆

我對於《Robotis OP仿人機器人權威指南》這本書的期待，更多地體現在其“指南”這個屬性上。我一直覺得，機器人技術，特彆是仿人機器人，是一個非常龐大且復雜的領域，對於想要入門或者深入瞭解的愛好者來說，很容易感到無從下手。我希望這本書能像一個經驗豐富的嚮導，清晰地指引我認識Robotis OP這個平颱。我期望它能夠從最基礎的硬件構成，到核心的控製係統，再到實際的應用案例，都能夠進行細緻的講解。我尤其關心它在“權威”方麵的體現，是否能夠提供一些行業內公認的最佳實踐，或者一些經過充分驗證的開發方法。我希望這本書能夠幫助我理解如何有效地利用Robotis OP進行項目開發，甚至是參與到更復雜的機器人研究中。我期待它能夠解答我在學習過程中遇到的各種疑問，為我的機器人學習之路提供堅實的支撐和方嚮。