移动机器人非完整运动规划与控制技术

《机器人运动规划与控制》一书是由Jean-Paul Laumond编辑的，它详细介绍了移动机器人的非完整运动规划以及控制理论，该书共分为六个章节，涵盖了非完整运动规划的指导原则、非完整系统的几何特性、非完整移动机器人的最优轨迹规划、非完整类车形机器人的反馈控制、概率路径规划以及运动规划中的碰撞检测算法。这本书为从事机器人技术和自动控制领域的研究人员和工程师提供了宝贵的参考。 第一章：非完整运动规划指导原则。在这一章中，重点介绍了移动机器人在规划运动时应考虑的基本原则。非完整性是指系统的运动受限制的情况，例如，轮式机器人不能横向移动而只能向前向后运动，这就是典型的非完整约束。规划时要考虑如何在给定的物理限制下，为机器人找到可行的路径。 第二章：非完整系统的几何特性。非完整系统由于约束的非完整性，其运动不是独立的，而是在一定约束下的自由度运动。本章深入探讨了非完整系统的几何本质，即其运动和配置空间的结构，理解这些几何特性对于设计有效的运动规划算法至关重要。 第三章：非完整移动机器人的最优轨迹。在移动机器人执行任务时，寻找一条最短或最节省能量的路径往往是非常必要的。本章介绍了如何为非完整移动机器人设计最优轨迹，这里不仅涉及到路径的几何形状，还包括如何满足动力学和运动学的约束。 第四章：非完整类车形机器人的反馈控制。在运动规划之后，对机器人进行精确控制同样重要。这一章专注于类车形机器人的反馈控制策略，如何利用传感器信息实时调整机器人的运动状态，以确保其按照既定的轨迹进行。 第五章：概率路径规划。在某些复杂或不确定的环境中，传统的路径规划方法可能不够用，因此需要采用概率方法。这一章涉及如何运用概率理论和方法，如蒙特卡洛算法、RRT（Rapidly-exploring Random Tree）等，来生成机器人在不确定环境中的运动轨迹。 第六章：运动规划中的碰撞检测算法。机器人在执行任务时，需要避免与环境中的其他物体发生碰撞。本章专注于设计算法来检测和预测可能出现的碰撞，并在发现潜在碰撞时及时调整机器人的运动轨迹。 从整个书籍的内容来看，其覆盖了机器人运动规划与控制的核心知识点。首先，非完整系统是一个重要的概念，它是指在物理约束下，系统的某些运动是不独立的。非完整运动规划是机器人技术中的一个高难度研究领域，需要解决的是在运动受限条件下如何规划出合适的运动路径。这本书提供了许多理论和实践的指导，如几何分析、最优控制理论和反馈控制方法，都是该领域研究者需要掌握的关键技术。另外，随着机器人技术向更加复杂和不确定的环境拓展，概率路径规划和碰撞检测算法的重要性日益凸显，这为机器人的自主能力提供了可能。 这本书籍不仅适用于机器人学的理论研究，也适用于实际的机器人设计和控制系统开发。对于希望在机器人自主导航、移动和操控技术领域深入探索的研究者而言，这是一本不可多得的参考资料。通过学习其中的理论和技术，研究者可以设计出更加智能、高效和安全的机器人系统。