机器人手册 原书第2版 第3卷 机器人应用

《机器人手册》（原书第2版）第3卷 机器人应用分成两篇：作业型机器人、机器人与人。
第6篇作业型机器人主要介绍了特定环境中工作的机器人，包括工业机器人、空间机器人、农林机器人、建造机器人、危险环境作业机器人、采矿机器人、救灾机器人、监控与安保机器人、智能车、医疗机器人与计算机集成外科手术、康复与保健机器人、家用机器人、竞赛机器人，涉及硬件设计、控制感知和用户界面，以及驱动上述应用发展的经济/社会因素。
第7篇机器人与人主要介绍了一些与人-机器人交互有关的*新成果，包括仿人机器人、人体运动重建、人-机器人物理交互、人-机器人增强、认知型人-机器人交互、社交机器人、社交辅助机器人、向人类学习、仿生机器人、进化机器人、神经机器人和感知机器人，以及教育机器人、机器人伦理学各主题，对于创建在以人为中心的环境中运行的机器人至关重要。
本手册可供机器人、人工智能、机械工程、自动化、计算机等领域的科研技术人员使用，也可供高等院校相关专业师生参考，还可供机器人业余爱好者阅读。

前言
经过2002-2008年为期六年的不懈努力，施普林格机器人技术手册终于成书出版。这是一本聚集大量活跃的科学家和研究人员的集体智慧，充分反映学科基础与前沿发展的独特的综合参考资料。手册自出版以来非常成功，受到业内的广泛好评。不断有新的研究人员被机器人技术吸引进来，同时，他们为机器人学这一跨学科领域的进一步发展也做出了有益的贡献。
手册出版之后，很快就在机器人学领域树立起一座丰碑。在此期间的7年中，它一直是Springer所有工程书籍中的畅销者，章节下载量排名首位（每年将近四万）。2011年，排在所有Springer图书下载量的第四位。2009年2月，该手册被美国出版商协会（AAP）授予PROSE杰出物理科学与数学奖，以及工程＆技术奖。
机器人领域的快速发展以及不断诞生新的研究领域，激励着我们于2011年着手第2版的撰写工作，其目的不仅是更新原手册内容，还包括对已有内容进行扩展。我们的编辑委员会（David Orin，Frank Park，Henrik Christensen，Makoto Kaneko，Raja Chatila，Alex Zelinsky和Daniela Rus）在过去的四年中，积极热心地协调着作者，并将手册的组织架构分为三大部分7个主题（即7篇内容）。通过内容重组以实现4个主要目标：
1）对机器人学基础内容进行扩展；
2）强化各类不同机器人系统的设计；
3）扩展移动作业机器人方面的内容；
4）丰富各类先进机器人的应用。
这样，不仅对第1版中全部64个章节进行了修订，还针对新的主题增加了15章内容。新一代的作者也加盟到手册的创作团队中。手册主体内容在2015年春季完成后，又经过广泛审查和反馈后，2015年秋正式完工。此时，记录在我们文件夹中的往返电子邮件已从第1版时的10,000个又创纪录地增加了12000多个。成果同样令人震撼：整个手册内容包括总共7篇80章，由229位作者撰写，超过2300页，内含1375个插图和9411个参考文献。
第2版中，还有一个主要新增的内容，即多媒体资源。为此专门成立了一个编辑小组，由TorstenKröger牵头负责，小组中还包括Gianluca Antonelli，Dianjun Lee，DezhenSong和Stefano Stramigioli。有了这样一群充满活力的年轻学者努力工作，多媒体与手册两线齐头并进。多媒体编辑团队主要根据（各章）作者的建议，如他们对质量的要求以及与本章内容的相关性，为每一章精心选择视频。此外，手册的责任编辑们还专门制作了教程视频，读者可以直接从手册的每篇导读部分进行访问。为此还创立了一个开放的多媒体网站，http://handbookofrobotics.org，这些视频由IEEE机器人与自动化学会和Google共同管理。该网站已经被看作是一项直播项目，反映新的机器人技术对国际社会的贡献。
我们对手册扩展小组的成员，特别是项目中新人的不懈努力深表感谢！还想表达我们对Judith Hinterberg的感谢和赞赏，感谢施普林格的Werner Skolaut和Thomas Ditzinger的大力支持，以及Anne Strohbach和le-tex员工非常专业的排版工作！
在机器人手册首次出版的八年后，它的第2版与读者见面。这已经完全超越了手册对机器人这个群体本身的价值。我们深信该手册将继续吸引新的研究人员从事机器人技术，并作为激发灵感的有效资源，在这个引人入胜的领域中蓬勃发展。第1版创作团队成立以来，合作精神不断激励着我们这个团队。在“手册-短历史（【视频844】）”这个视频中有趣地记录了这一点。第2版的完成同样受到了相同的精神鼓舞并让我们坚持不懈：-)现在提醒机器人团队的同仁…保持…;-)

目录
译者序
作者序一(第1版)
作者序二(第1版)
作者序三(第1版)
作者序四(第1版)
第2版前言
多媒体扩展序
如何访问多媒体内容
主编简介
篇主编简介
多媒体团队简介
作者列表
缩略词列表
第6篇作业型机器人
内容导读
第54章工业机器人
54.1工业机器人:机器人研究和应用的
主要驱动力
54.2工业机器人简史
54.3工业机器人的运动学构型
54.4典型的工业机器人应用
54.5安全的人-机器人协作
54.6任务描述：教学和编程
54.7系统集成
54.8展望与长期挑战
视频文献
参考文献
第55章空间机器人
55.1轨道机器人系统的历史概况和研究
进展
55.2行星表面机器人系统的历史概况与
研究进展
55.3数学建模
55.4轨道与行星表面机器人系统的未来
研究方向
55.5结论与延展阅读
视频文献
参考文献
第56章农林机器人
56.1讨论范畴
56.2机遇与挑战
56.3案例研究
56.4结论
视频文献
参考文献
第57章建造机器人
57.1概述
57.2建造机器人的非现场应用
57.3单一任务建造机器人的现场应用
57.4集成机器人化施工现场
57.5目前尚未解决的技术问题
57.6未来方向
57.7结论与延展阅读
视频文献
参考文献
第58章危险环境作业机器人
58.1危险环境作业：机器人解决方案的
必要性
58.2应用
58.3使能技术
58.4结论与延展阅读
视频文献
参考文献
第59章采矿机器人
59.1现代采矿实践
59.2露天采矿
59.3地下采矿
59.4挑战、展望与总结
视频文献
参考文献
第60章救灾机器人
60.1概述
60.2灾害特征及其对机器人的影响
60.3实际在灾害中使用的机器人
60.4处理福岛第一核电站事故的
机器人
60.5经验教训、挑战和新方法
60.6评估救灾机器人
60.7结论与延展阅读
视频文献
参考文献
第61章监控与安保机器人
61.1概述
61.2应用领域
61.3使能技术
61.4活跃的研究领域
61.5结论
视频文献
参考文献
第62章智能车
62.1智能车的研究背景及方法
62.2使能技术
62.3了解道路场景
62.4高级驾驶辅助
62.5驾驶员监控
62.6迈向完全自动化的汽车
62.7未来趋势和发展前景
62.8结论与延展阅读
视频文献
参考文献
第63章医疗机器人与计算机集成
外科手术
63.1核心概念
63.2技术
63.3医疗系统、研究领域以及实际
应用
63.4总结与展望
视频文献
参考文献
第64章康复与保健机器人
64.1概述
64.2康复治疗与训练机器人
64.3残疾人辅助
64.4智能假肢与矫形器
64.5强化诊断与监控
64.6安全、伦理、权利与经济性考虑
64.7结论与延展阅读
视频文献
参考文献
LⅩⅤⅠⅠLⅩⅤⅠⅠⅠ第65章家用机器人
65.1移动家用机器人
65.2使能技术
65.3智能家居
视频文献
参考文献
第66章竞赛机器人
66.1引言
66.2概述
66.3以人类为灵感的竞赛
66.4任务导向型竞赛
66.5结论与延展阅读
视频文献
参考文献
第7篇机器人与人
内容导读
第67章仿人机器人
67.1为什么研究仿人机器人
67.2研究历程
67.3要模仿什么
67.4运动能力
67.5全身运动
67.6形态交互
67.7结论与延展阅读
视频文献
参考文献
第68章人体运动重建
68.1概述
68.2模型与计算
68.3重建理解
68.4机器人的重建
视频文献
参考文献
第69章人-机器人物理交互
69.1分类
69.2人身安全
69.3人性化的机器人设计
69.4物理交互控制
69.5人类环境的运动规划
69.6交互规划
69.7结论
视频文献
参考文献
第70章人-机器人增强
70.1概念与定义
70.2上肢可穿戴系统
70.3下肢可穿戴系统
70.4全身可穿戴系统
70.5人-机器人增强系统的控制
70.6结论与未来发展
视频文献
参考文献
第71章认知型人-机器人交互
71.1人类交互模型
71.2机器人交互模型
71.3人-机器人交互模型
71.4结论与延展阅读
视频文献
参考文献
第72章社交机器人
72.1概述
72.2社交机器人实体
72.3社交机器人与社交情感
72.4社会认知技能
72.5人类对社交机器人的社会反应
72.6社交机器人与交流技巧
72.7与机器人伙伴的长期交互
72.8与社交机器人的触觉交互
72.9社交机器人与团队合作
72.10结论
72.11延展阅读
视频文献
参考文献
第73章社交辅助机器人
73.1概述
73.2社交辅助机器人的需求
73.3实体机器人相对于虚拟代理的
优势
73.4动机、自主性和陪伴
73.5辅助交互的影响和动力学
73.6特定需求和能力的个性化及
适应性
73.7建立长期参与和行为改变
73.8社交辅助机器人对孤独症谱系
障碍的治疗
73.9社交辅助机器人康复支持
73.10社交辅助机器人和老年关怀
73.11针对阿尔茨海默病和认知康复的
社交辅助机器人
73.12伦理和安全考虑
参考文献
第74章向人类学习
74.1机器人学习
74.2从人类演示中学习的关键问题
74.3演示界面
74.4向人类学习的算法
74.5机器人演示学习的结论和开放性
问题
视频文献
参考文献
第75章仿生机器人
75.1历史背景
75.2研究方法
75.3案例研究
75.4仿生机器人研究的前景与挑战
75.5结论
视频文献
参考文献
第76章进化机器人
76.1方法
76.2第一步
76.3模拟与真实
76.4一个复杂适应系统的行为
76.5进化体
76.6光识别
76.7计算神经行为学
76.8进化与学习
76.9社会行为的进化
76.10硬件的进化
76.11结论
视频文献
参考文献
第77章神经机器人学：从视觉到动作
77.1定义与研究历程
77.2视觉方面的案例
77.3脊椎动物的运动控制
77.4镜像系统的作用
77.5结论与延展阅读
参考文献
第78章感知机器人
78.1概述
78.2对象表征的感知机制
78.3行动表征的知觉机制
78.4机器人感知验证
78.5结论与延展阅读
视频文献
参考文献
第79章教育机器人
79.1教育机器人的角色
79.2教育机器人竞赛
79.3机器人教育平台
79.4教育机器人的控制器与编程环境
79.5帮助学生学习的机器人技术
79.6机器人教育的项目评价
79.7结论与延展阅读
视频文献
参考文献
第80章机器人伦理学：社会与伦理的
内涵
80.1方法概念
80.2机器人学的特殊性
80.3机器人接受度的文化差异
80.4文学中的机器人伦理学
80.5真实机器人的表达
80.6科技伦理
80.7信息通信技术领域的伦理问题
80.8人类的原则和权利
80.9机器人技术中的法律问题
80.10机器人伦理学分类
80.11机器人伦理的实施：从理想到规则
80.12结论与延展阅读
视频文献
参考文献