本书是探讨机器人与机器人、人类和环境交互的前沿技术领域的教材，系统地介绍了机器人共融交互的基础理论、关键技术以及实际应用案例，旨在促进机器人与机器人、人类和环境之间更自然、高效地交流与协作。通过清晰的理论阐述和生动的例子，让读者能够更深入地认识机器人共融交互技术的发展，激发对未来技术发展的思考和讨论。
本书阐述了机器人共融交互的概念和设计理念，回顾了机器人共融交互技术的发展历史，给出了机器人共融交互技术面临的挑战；介绍了机器人传感器基本原理、技术和产品，实现机器人共融交互技术的基础；详细阐述了机器人与人、机器人与机器人、机器人与环境之间的交互方法和技术；并以实例的方式介绍了机器人不同应用领域的交互技术实现。
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现任机器人技术与系统全国重点实验室副主任、黑龙江省机器人重点实验室主任、哈工大机器人研究所副所长。医疗机器人、仿生机器人、服务机器人、工业机器人应用获省部级科技进步奖7项、“科学中国人（2016）年度人物”奖、2019江苏省双创人才、第十三届发明创业奖人物奖、IEEE系列国际机器人会议最佳论文奖3次、国家发明专利授权70余项。兼任中国人工智能学会智能机器人专业委员会主任，中国人工智能学会常务理事、黑龙江省生物医学工程学会理事长、工业与信息化部融合医工系统与健康工程重点实验室学术委员会委员、安徽省仿生感知与先进机器人重点实验室学术委员会委员、深圳市机器人感知与智能重点实验室学术委员会委员、浙江省智能机器人工程中心学术委员会委员、十三五国家重点研发计划手术机器人等项目技术专家组组长、中国工程院院士外部同行评审专家。
目录
第1章绪论1
1.1机器人共融交互技术概述2
1.1.1共融机器人的概念2
1.1.2机器人共融交互技术的内涵3
1.2机器人共融交互技术的设计理念4
1.2.1以人为中心的设计理念4
1.2.2环境适应性设计理念5
1.2.3协同作业设计理念5
1.2.4智能化设计理念7
1.2.5安全性设计理念8
1.3机器人共融交互技术的演变9
1.4机器人共融交互技术的挑战11
1.4.1感知与认知挑战11
1.4.2决策与规划挑战11
1.4.3协同与协作挑战12
1.4.4伦理与法律挑战12
本章小结13
课后习题13
第2章机器人传感器基础知识14
2.1传感器基本特性14
2.1.1传感器的静态特性14
2.1.2传感器的动态特性17
2.1.3传感器的标定19
2.2机器人本体传感技术21
2.2.1编码器21
2.2.2加速度计24
2.2.3陀螺仪25
2.3力触觉传感技术27
2.3.1多锥测力弹性体系统27
2.3.2扭矩传感器28
2.3.3触觉传感器29
2.4视觉传感技术32
2.4.1机器人视觉系统32
2.4.2CCD/CMOS图像传感器34
2.4.3立体视觉35
本章小结44
课后习题44
第3章人与机器人共融交直技术45
3.1人与机器人共融交互概念45
3.2人与机器人共融交互框架46
3.2.1HRI设计的概念模型46
3.2.2HRI框架47
3.2.3HRI的评价指标48
3.3人机物理交互50
3.3.1人-机糟人控制动力学50
3.3.2人类意图估计51
3.3.3机器人控制适应54
3.3.4交豆控制57
3.4人机交互设备60
3.4.1人机交互方式60
3.4.2人机交互设备及工作原理61
3.4.3人机变互设备的性能评估指标64
3.5虚拟现实/增强现实/棍合现实交互技术65
3.5.1VAM显示设备66
3.5.2VAM-HRI接口的设计范式68
3.5.3VAM-HRI虚拟设计元素69
3.6机器视觉与人机交互技术72
3.6.1机器视觉基础原理72
3.6.2基于视觉的人体动作识别和预测73
3.6.3基于视觉的手势惧别77
3.6.4基于视觉的面部表情识别78
3.7生物信号识别与人机交互技术79
3.7.1生物信号基础79
3.7.2肌电图信号识别与人机交豆技术81
3.7.3脑电图信号识别与人机交互技术85
3.8语音识别与人机交互技术89
3.8.1语音识别的基础知识89
3.8.2语音识别技术90
3.8.3自然语言处理技术92
本章小结94
课后习题94
第4章机器人与环境共融交互技术95
4.1动态环境建模与路径规划技术95
4.1.1环境地图表示方法95
4.1.2机器人定位方法98
4.1.3路径规划方法104
4.2机器人与环境交互动力学与控制107
4.2.1机器人标定方法107
4.2.2机器人参数辨识方法115
4.2.3机器人与环境变互控制方法123
4.3多机器人协作与群体智能技术132
4.3.1多机器人系统控制134
4.3.2多机器人协作135
4.3.3群体智能140
4.3.4群体机器人142
4.4多机器人环境感知技术145
4.4.1多机椿人空间定位147
4.4.2多机器人信息融合152
本章小结153
课后习题154
第5章机器人共融交互技术实例155
5.1动态环境移动机器人导航实例155
5.1.1移动机器人系统搭建155
5.1.2基于回PTPSM算法的位要跟踪与建图实验157
5.1.3基于合Q-learning的避障实验162
5.2机器人与环境交互实例165
5.2.1机器人标定实验165
5.2.2机器人参数辨识实验172
5.2.3双臂机器人手眼系统击球实验179
5.3手术机器人共融交互操作实例185
5.3.1手术机器人185
5.3.2主手机构设计188
5.3.3主手的控制设计191
5.3.4微创手术机器人主从控制实验198
本章小结201
课后习题201
参考文献202
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