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海洋机器人科学技术新进展
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海洋机器人科学技术新进展 版权信息
- ISBN：9787508858852
- 条形码：9787508858852 ; 978-7-5088-5885-2
- 装帧：平装-胶订
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：
海洋机器人科学技术新进展 内容简介
本书邀请了长期工作在海洋机器人一线的专家学者关于海洋机器人领域的近期新技术进展和研究前沿分别就自主控制、自主感知和人机协同控制等问题进行探讨和论述。在自主控制方面，包括空化技术、万米级超深海机器人控制和跨域机器人等；在自主感知方面，包括机械扫描声呐图像配准等；在人机协同控制方面，包括脑电信号识别和水下机器人操作脑电控制技术等。考虑到海洋机器人所面临的海洋环境特异性，对每一个技术问题进行论述时就相关的研究背景进行了详细的描述，尽可能淡化技术，将注意力集中在实际工程所需要解决的问题和实现的目标上。本书可作为水下机器人和智能无人系统开发相关专业的高年级本科生或研究生的参考书，也可作为相关专业科技人员的参考手册。
海洋机器人科学技术新进展 目录
目录
丛书前言一
丛书前言二
前言
1 空化技术在海洋机器人上的应用 1
1.1 通气空化数值计算方法 2
1.2 局部超空化构型的建模与通气空化 5
1.3 局部超空化构型的水洞实验研究 10
1.4 局部超空化构型的应用 20
参考文献 27
2 万米级超深海机器人控制问题研究 28
2.1 引言 28
2.2 全海深水下机器人简介 28
2.3 全海深水下机器人建模与控制难点 29
2.4 常规建模与控制方法在处理全海深问题时的局限性 32
2.5 基于零进速推力特性的全海深水下机器人实时浮力测量方法 33
2.6 基于柔性结构的全海深水下机器人外场动力学参数辨识方法 38
2.7 全海深水下机器人动力学灰箱建模方法 44
2.8 全海深水下机器人节能下潜运动控制 51
2.8.1 基于简化模型的被控模型建立 51
2.8.2 基于系统辨识的被控模型建立方法 53
2.8.3 PID控制器设计 55
2.8.4 L1自适应控制器设计 57
2.8.5 节能下潜研究 61
2.9 本章小结 64
参考文献 64
3 跨域机器人 66
3.1 引言 66
3.2 跨域机器人的应用与分类 67
3.3 水空两栖跨域机器人的国内外发展现状 68
3.3.1 国外发展现状 68
3.3.2 国内发展现状 71
3.3.3 国内外发展差距 73
3.4 “海鲲”号跨域机器人 73
3.4.1 总体技术方案设计 73
3.4.2 跨介质流体动力分析 80
3.4.3 “海鲲”号跨域机器人样机研究 92
3.5 本章小结 96
参考文献 97
4 机械扫描声呐图像配准算法 100
4.1 引言 100
4.2 点云配准 103
4.3 SKLD-D2D配准算法 106
4.4 仿真实验 109
4.5 本章小结 115
附录A 目标函数的梯度及黑塞矩阵 116
附录B 机械扫描声呐图像运动扭曲校正原理 118
参考文献 121
5 空间认知机制启发的机器人导航 124
5.1 引言 124
5.2 空间认知 125
5.2.1 记忆神经环路 125
5.2.2 哺乳动物大脑的定位导航系统 127
5.3 空间记忆的计算模型 132
5.3.1 振荡相干模型 133
5.3.2 连续吸引子网络 134
5.3.3 自适应网络 135
5.4 机器人类脑导航 136
5.4.1 机器人导航研究 136
5.4.2 类脑导航 138
5.4.3 位置和速度联合编码的栅格细胞模型 140
5.4.4 头朝向和角速度联合编码的头朝向细胞模型 157
5.4.5 基于空间认知机制的机器人导航系统 158
5.5 类脑智能研究展望 170
5.6 本章小结 171
参考文献 171
6 脑电信号识别方法 177
6.1 引言 177
6.2 脑机接口系统 178
6.3 脑信号翻译方法 179
6.4 基于卷积深度网络的脑电信号翻译方法 182
6.5 本章小结 198
参考文献 199
7 水下机器人操作脑电控制技术 202
7.1 引言 202
7.2 基于事件相关电位的水下机械手脑电控制 206
7.2.1 ERP与水下机械手控制的优化融合 207
7.2.2 实验平台的建立 213
7.2.3 实验验证 214
7.2.4 系统评价 218
7.3 基于组合分类器不同状态下的脑电信号分类 219
7.3.1 脑电控制中干扰信号的分析与去除 220
7.3.2 手臂操作的加入及其对识别准确率的影响 221
7.3.3 分类器的组合及分类结果的选取与修正 223
7.3.4 实验验证 229
7.4 本章小结 234
参考文献 235
8 基于脑电信号的非侵入式脑机接口的原理和应用综述 238
8.1 引言 238
8.2 脑电信号的特征提取与分类技术 240
8.2.1 脑电信号的特征提取技术 240
8.2.2 脑电信号的分类技术 244
8.3 脑机接口对不同对象的控制应用 246
8.3.1 使用脑机接口控制机械臂 247
8.3.2 使用脑机接口控制轮椅 250
8.3.3 使用脑机接口控制类人机器人 252
8.4 脑机接口在海洋科学研究中的应用展望 254
8.5 脑机接口的风险、伦理与法律问题 255
8.6 本章小结 256
参考文献 257
9 机器行为学—值得关注的新学科 261
9.1 引言 261
9.2 被过分依赖的算法 262
9.3 机器行为学的研究范畴 263
9.4 机器行为学的发展 265
9.5 本章小结 266
参考文献 266
索引 267
彩图
丛书前言一
丛书前言二
前言
1 空化技术在海洋机器人上的应用 1
1.1 通气空化数值计算方法 2
1.2 局部超空化构型的建模与通气空化 5
1.3 局部超空化构型的水洞实验研究 10
1.4 局部超空化构型的应用 20
参考文献 27
2 万米级超深海机器人控制问题研究 28
2.1 引言 28
2.2 全海深水下机器人简介 28
2.3 全海深水下机器人建模与控制难点 29
2.4 常规建模与控制方法在处理全海深问题时的局限性 32
2.5 基于零进速推力特性的全海深水下机器人实时浮力测量方法 33
2.6 基于柔性结构的全海深水下机器人外场动力学参数辨识方法 38
2.7 全海深水下机器人动力学灰箱建模方法 44
2.8 全海深水下机器人节能下潜运动控制 51
2.8.1 基于简化模型的被控模型建立 51
2.8.2 基于系统辨识的被控模型建立方法 53
2.8.3 PID控制器设计 55
2.8.4 L1自适应控制器设计 57
2.8.5 节能下潜研究 61
2.9 本章小结 64
参考文献 64
3 跨域机器人 66
3.1 引言 66
3.2 跨域机器人的应用与分类 67
3.3 水空两栖跨域机器人的国内外发展现状 68
3.3.1 国外发展现状 68
3.3.2 国内发展现状 71
3.3.3 国内外发展差距 73
3.4 “海鲲”号跨域机器人 73
3.4.1 总体技术方案设计 73
3.4.2 跨介质流体动力分析 80
3.4.3 “海鲲”号跨域机器人样机研究 92
3.5 本章小结 96
参考文献 97
4 机械扫描声呐图像配准算法 100
4.1 引言 100
4.2 点云配准 103
4.3 SKLD-D2D配准算法 106
4.4 仿真实验 109
4.5 本章小结 115
附录A 目标函数的梯度及黑塞矩阵 116
附录B 机械扫描声呐图像运动扭曲校正原理 118
参考文献 121
5 空间认知机制启发的机器人导航 124
5.1 引言 124
5.2 空间认知 125
5.2.1 记忆神经环路 125
5.2.2 哺乳动物大脑的定位导航系统 127
5.3 空间记忆的计算模型 132
5.3.1 振荡相干模型 133
5.3.2 连续吸引子网络 134
5.3.3 自适应网络 135
5.4 机器人类脑导航 136
5.4.1 机器人导航研究 136
5.4.2 类脑导航 138
5.4.3 位置和速度联合编码的栅格细胞模型 140
5.4.4 头朝向和角速度联合编码的头朝向细胞模型 157
5.4.5 基于空间认知机制的机器人导航系统 158
5.5 类脑智能研究展望 170
5.6 本章小结 171
参考文献 171
6 脑电信号识别方法 177
6.1 引言 177
6.2 脑机接口系统 178
6.3 脑信号翻译方法 179
6.4 基于卷积深度网络的脑电信号翻译方法 182
6.5 本章小结 198
参考文献 199
7 水下机器人操作脑电控制技术 202
7.1 引言 202
7.2 基于事件相关电位的水下机械手脑电控制 206
7.2.1 ERP与水下机械手控制的优化融合 207
7.2.2 实验平台的建立 213
7.2.3 实验验证 214
7.2.4 系统评价 218
7.3 基于组合分类器不同状态下的脑电信号分类 219
7.3.1 脑电控制中干扰信号的分析与去除 220
7.3.2 手臂操作的加入及其对识别准确率的影响 221
7.3.3 分类器的组合及分类结果的选取与修正 223
7.3.4 实验验证 229
7.4 本章小结 234
参考文献 235
8 基于脑电信号的非侵入式脑机接口的原理和应用综述 238
8.1 引言 238
8.2 脑电信号的特征提取与分类技术 240
8.2.1 脑电信号的特征提取技术 240
8.2.2 脑电信号的分类技术 244
8.3 脑机接口对不同对象的控制应用 246
8.3.1 使用脑机接口控制机械臂 247
8.3.2 使用脑机接口控制轮椅 250
8.3.3 使用脑机接口控制类人机器人 252
8.4 脑机接口在海洋科学研究中的应用展望 254
8.5 脑机接口的风险、伦理与法律问题 255
8.6 本章小结 256
参考文献 257
9 机器行为学—值得关注的新学科 261
9.1 引言 261
9.2 被过分依赖的算法 262
9.3 机器行为学的研究范畴 263
9.4 机器行为学的发展 265
9.5 本章小结 266
参考文献 266
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彩图
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