机器人编程探索与实践

本书主要介绍用Python和C/C++对机器人进行编程，循序渐进地实现沿墙行驶、水下机器人和无人船、迷宫探索、步行机器人、无人驾驶汽车、SAE方程式赛车等，同时涉及机器人软、硬件、算法、传感器、导航等内容。知识点全覆盖，侧重实用性；开放的仿真系统，降低学习成本；实例丰富，用趣味性提升学习效率。

   本书聚焦于移动机器人软件开发这一现代机器人学中最为重要的主题，书中不仅展示了如何将树莓派控制器和摄像头安装到车模或其他简易驱动系统上，以来构建低成本机器人实验平台，还对自行开发的一款免费机器人仿真系统EyeSim进行了介绍，利用该系统可以对轮式机器人、水上/水下机器人以及足式机器人进行仿真实验。机器人控制算法的开发贯穿本书始终，书中所有示例代码都可以在真实机器人硬件平台和仿真系统上运行。

书中使用的所有软件和示例程序均可免费下载，并且针对MacOS、Windows、Linux和树莓派等操作系统提供了不同的程序代码。

本书既可以作为机器人爱好者及工程研究人员的参考资料，也可以作为人工智能或机器人工程专业本科或研究生课程的教材。

托马斯·布劳恩，毕业于德国凯泽斯劳滕大学，还获得了美国南加州大学洛杉矶分校的理学硕士学位，在德国斯图加特大学获得博士学位和大学授课资格。现为澳大利亚西澳大学教授，是该校机器人与自动化实验室以及可再生能源汽车项目（REV）的负责人。开发了诸如EyeBot 系列机器人和EyeSim仿真系统等多种机器人平台。在汽车方面，他主要对电驱动和充电系统进行研究，目前正在开发自动驾驶的人工智能解决方案。曾与梅赛德斯-奔驰汽车公司合作开展过驾驶辅助系统的研究工作，还曾与宝马汽车公司合作研究过电动汽车的充电系统。

译者序
前言
第1章机器人硬件
1.1执行器
1.2传感器
1.3用户接口界面
1.4控制器
1.5机器人完整形态
1.6通信
1.7仿真系统
1.8本章任务
参考文献
第2章机器人软件
2.1软件安装
2.2第一个Python程序
2.3第一个C程序
2.4机器人走正方形（Python）
2.5机器人走正方形（C或C++）
2.6SIM脚本和环境文件
2.7显示和输入
2.8距离传感器
2.9摄像机
2.10机器人通信
2.11多任务处理
2.12IDE的使用
2.13本章任务
参考文献
第3章行驶算法
3.1随机行驶
3.2行驶至目标位置
3.3转弯直行算法
3.4圆弧行驶算法
3.5追踪曲线行驶算法
3.6样条曲线行驶算法
3.7本章任务
参考文献
第4章激光雷达传感器
4.1激光雷达扫描数据
4.2拐角和障碍物
4.3本章任务
第5章机器人集群
5.1集群的建立
5.2机器人跟随
5.3多机器人跟随
5.4本章任务
参考文献
第6章沿墙行驶
6.1沿墙行驶算法
6.2简易沿墙行驶程序
6.3本章任务
第7章其他驱动方式
7.1阿克曼转向
7.2全方位驱动
7.3三维复杂环境中的运动
7.4本章任务
参考文献
第8章自主水下机器人和无人船
8.1自主水下机器人和无人船的机械结构
8.2自主水下机器人的配置
8.3水下机器人的潜水控制
8.4水下机器人的运动控制
8.5本章任务
参考文献
第9章迷宫探索
9.1电脑鼠
9.2墙体跟踪
9.3鲁棒性和控制
9.4利用激光雷达进行迷宫探索
9.5递归探索
9.6漫水填充算法
9.7短路径
9.8本章任务
参考文献
第10章导航
10.1未知环境中的导航
10.2DistBug算法
10.3已知环境中的导航
10.4四叉树算法
10.5四叉树算法的实现
10.6短路径算法
10.7本章任务
参考文献
第11章机器人视觉
11.1摄像头和LCD库函数
11.2边缘检测
11.3OpenCV库函数
11.4颜色检测
11.5运动检测
11.6本章任务
参考文献
第12章Starman步行机器人
12.1支撑腿的运动
12.2运动模型
12.3遗传算法
12.4算法运行
12.5本章任务
参考文献
第13章无人驾驶汽车
13.1无人驾驶汽车竞赛
13.2卡罗杯
13.3车道保持
13.4交叉路口和斑马线
13.5交通标志识别
13.6端到端学习
13.7本章任务
参考文献
第14章SAE方程式赛车
14.1电动汽车
14.2线控驱动
14.3安全系统
14.4无人驾驶
14.5路锥赛道赛车
14.6本章任务
参考文献
第15章展望
附录RoBIOS-7库函数