智能机器人应用开发

本书以智能机器人开发的基本技术为主要脉络，以ROS作为核心开发平台，以企业真实产品为载体，以岗位能力要求为导向。本书主要内容包括智能机器人认知与组成架构、智能机器人运动控制、智能机器人环境建图、智能机器人自主导航、智能机器人自主无线充电、智能机器人避障、智能机器人语音控制、智能机器人目标跟随、智能机器人的机械臂运动控制、智能机器人的机械臂视觉抓取、智能机器人目标检测、智能机器人戴口罩人脸识别、智能机器人仓储应用场景开发、智能机器人导游应用场景开发、智能机器人家政服务应用场景开发。

本书可以作为本科院校及职业院校相关专业的教材，也可以作为相关技术人员的参考用书。

目 录
工作场景 1 智能机器人系统搭建
工作项目 1 智能机器人认知与组成架构 ............................................................................................... 2
1.1 智能机器人的发展现状与发展趋势 ............................................................................................ 2
1.1.1 智能机器人产业链 ................................................................................................................... 2
1.1.2 智能机器人的产业格局 ........................................................................................................... 3
1.1.3 智能机器人的发展趋势 ........................................................................................................... 6
1.2 智能机器人关键技术 ...................................................................................................................... 6
1.3 典型的智能机器人及智能机器人的组成 ................................................................................... 9
1.3.1 典型的智能机器人 ................................................................................................................... 9
1.3.2 智能机器人的组成 ................................................................................................................. 11
1.4 智能机器人实训台 .................................................................................................................... 13
工作项目 1 练 ....................................................................................................................................... 19
工作项目 2 智能机器人运动控制 ........................................................................................................... 21
2.1 ros 通信方式 ................................................................................................................................. 21
2.2 底盘控制节点.................................................................................................................................. 22
2.2.1 kobuki 功能包架构 ................................................................................................................. 22
2.2.2 底盘控制节点启动代码 ......................................................................................................... 23
2.3 速度话题消息.................................................................................................................................. 24
2.4 多种控制方式的优先级 ................................................................................................................ 24
工作项目 2 练 ....................................................................................................................................... 28
工作项目 3 智能机器人环境建图 ........................................................................................................... 30
3.1 slam ................................................................................................................................................ 30
3.1.1 地图 ......................................................................................................................................... 30
3.1.2 算法 ......................................................................................................................................... 32
智能机器人应用开发
3.2 cartographer ..................................................................................................................................... 32
3.2.1 cartographer 简介 ................................................................................................................... 32
3.2.2 cartographer 安装 ................................................................................................................... 34
工作项目 3 练 ....................................................................................................................................... 43
工作项目 4 智能机器人自主导航 ........................................................................................................... 45
4.1 navigation 自主导航 ...................................................................................................................... 45
4.1.1 navigation 架构 ...................................................................................................................... 45
4.1.2 自适应蒙特卡洛定位节点 ..................................................................................................... 50
4.2 参数含义 .......................................................................................................................................... 51
4.2.1 amcl 定位节点参数 ................................................................................................................ 51
4.2.2 代价地图公用参数 ................................................................................................................. 52
4.2.3 全局代价地图参数 ................................................................................................................. 53
4.2.4 局部代价地图参数 ................................................................................................................. 53
4.3 参数配置示例.................................................................................................................................. 54
4.3.1 amcl 定位算法节点 ................................................................................................................ 54
4.3.2 代价地图公用参数 ................................................................................................................. 55
4.3.3 全局代价地图参数 ................................................................................................................. 56
4.3.4 局部代价地图参数 ................................................................................................................. 56
4.3.5 运动规划器 nner 参数 ....................................................................................................... 57
4.3.6 导航节点启动文件 ................................................................................................................. 58
4.4 navigation 多点导航 ...................................................................................................................... 59
4.4.1 导航节点动作通信 ................................................................................................................. 59
4.4.2 多点导航节点实现 ................................................................................................................. 61
工作项目 4 练 ....................................................................................................................................... 67
工作项目 5 智能机器人自主无线充电.................................................................................................. 70
5.1 无线充电技术 ......................................................................................................................... 70
5.1.1 电磁感应式 ............................................................................................................................. 70
5.1.2 微波辐式 ............................................................................................................................. 70
5.1.3 磁耦合谐振式 ......................................................................................................................... 71
5.2 自主无线充电案例 ......................................................................................................................... 72
5.2.1 自主无线充电硬件系统 ......................................................................................................... 72
5.2.2 自主无线充电软件系统 ......................................................................................................... 73
工作项目 5 练 ....................................................................................................................................... 80
- vi -

工作场景 2 智能机器人能力展现
工作项目 6 智能机器人避障 .................................................................................................................... 84
6.1 传感器测距 ...................................................................................................................................... 84
6.1.1 超声波测距 ..................................................................................................................... 84
6.1.2 激光雷达测距 ................................................................................................................. 85
6.2 智能机器人避障案例 .................................................................................................................... 86
6.2.1 超声波避障案例 ..................................................................................................................... 86
6.2.2 激光雷达避障案例 ................................................................................................................. 93
工作项目 6 练 ..................................................................................................................................... 106
工作项目 7 智能机器人语音控制 ......................................................................................................... 109
7.1 语音处理技术................................................................................................................................ 109
7.1.1 语音模块 ............................................................................................................................... 110
7.1.2 语音合成 ............................................................................................................................... 113
7.1.3 语音识别 ............................................................................................................................... 114
7.2 语音控制运动案例 ....................................................................................................................... 120
7.2.1 语音控制运动思路 ............................................................................................................... 120
7.2.2 识别语法与节点实现 ..........................................................................................................