譯者序
移動(dòng)機(jī)器人被越來(lái)越多地應(yīng)用在許多不同的領(lǐng)域，如搜索和救援及太空探索等，而這些領(lǐng)域都要求機(jī)器人能在戶外崎嶇路面甚至環(huán)境下自主移動(dòng)。本書(shū)為設(shè)計(jì)這類(lèi)自主移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)提供了完整的架構(gòu)和算法，是率先聚焦戶外機(jī)器人領(lǐng)域的作品。
作為本書(shū)英文版作者和中文版譯者，我從2000年開(kāi)始從事移動(dòng)機(jī)器人方向的研究，也是國(guó)際上早一批聚焦戶外機(jī)器人領(lǐng)域的學(xué)者。從初關(guān)注機(jī)器人柔性機(jī)構(gòu)、機(jī)器人魯棒控制到機(jī)器人戶外導(dǎo)航，我和我的科研伙伴們?cè)陂L(zhǎng)期科研過(guò)程中積累了大量的研究成果，在機(jī)器人領(lǐng)域的國(guó)際期刊IJRR、TRO和JFR發(fā)表了一系列的高水平論文。然而，遺憾的是我們當(dāng)時(shí)未將這些研究成果進(jìn)行系統(tǒng)講解和闡述。2015年我在美國(guó)西雅圖參加機(jī)器人領(lǐng)域頂會(huì)ICRA的時(shí)候，很榮幸入選了Notable Women in Robotics。也是在那次會(huì)議上，我遇到了美國(guó)CRC出版社的編輯。我和他聊過(guò)之后，認(rèn)為是時(shí)候?qū)⑽覀冎�前有關(guān)戶外移動(dòng)機(jī)器人的長(zhǎng)期研究成果匯總起來(lái)，形成一本著作。于是我聯(lián)合了來(lái)自美國(guó)猶他大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）和韓國(guó)國(guó)立韓巴大學(xué)的幾位重要科研合作伙伴，歷時(shí)兩年半時(shí)間，形成了本書(shū)初的英文版書(shū)稿，并交由CRC出版社出版。我們的初衷是希望本書(shū)會(huì)在一定程度上啟發(fā)并激勵(lì)從事移動(dòng)機(jī)器人的青年研究者，或者給移動(dòng)機(jī)器人感興趣的讀者提供必要的基礎(chǔ)知識(shí)和方法論。
當(dāng)機(jī)械工業(yè)出版社買(mǎi)下本書(shū)中文版版權(quán)后，編輯時(shí)間聯(lián)系到我，詢問(wèn)是否有興趣翻譯本書(shū)。我想沒(méi)有人比我更熟悉本書(shū)內(nèi)容了，再加上認(rèn)為翻譯成中文應(yīng)該是件容易的事情，就很痛快地接下了翻譯工作。然而，當(dāng)我和我在哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）指導(dǎo)的研究生開(kāi)始這項(xiàng)工作之后，發(fā)現(xiàn)其實(shí)這是專(zhuān)業(yè)性要求很高的工作，尤其是翻譯這種艱澀的學(xué)術(shù)類(lèi)著作，需要對(duì)每個(gè)專(zhuān)業(yè)詞匯的中英文切換都非常熟悉。于是我斷斷續(xù)續(xù)利用業(yè)余時(shí)間，花了近兩年時(shí)間才將其成稿。這里特此感謝協(xié)助我工作的學(xué)生們，感謝機(jī)械工業(yè)出版社對(duì)本書(shū)翻譯工作的支持。另外也向所有從事學(xué)術(shù)翻譯工作、意在促進(jìn)學(xué)術(shù)交流的譯者們致敬。
本書(shū)探討了戶外機(jī)器人系統(tǒng)的很多方面，包括機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)控制、定位和制圖等。本書(shū)涉及的大部分方法被整合進(jìn)一個(gè)原型輪式機(jī)器人具有柔性梁結(jié)構(gòu)的輪式模塊化移動(dòng)機(jī)器人（CFMMR），進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本書(shū)涉及的架構(gòu)和算法均服務(wù)于在未知戶外環(huán)境中的自主移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)。我相信這些技術(shù)能幫助和激發(fā)讀者去開(kāi)展更多戶外機(jī)器人領(lǐng)域的新研究。
本書(shū)從戶外移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)始討論，通過(guò)移動(dòng)性和可操縱性介紹和分析了原型機(jī)器人；隨后，引入了一個(gè)通用的協(xié)作運(yùn)動(dòng)控制和傳感器架構(gòu)，并定義了架構(gòu)中每個(gè)子系統(tǒng)及其相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，包括運(yùn)動(dòng)學(xué)控制子系統(tǒng)、動(dòng)力學(xué)控制子系統(tǒng)和傳感子系統(tǒng)；然后，討論了如何設(shè)計(jì)這些子系統(tǒng)以滿足機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，并詳盡闡述了具體的算法且在原型機(jī)器人CFMMR上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
本書(shū)的定位和制圖部分，探討了對(duì)于戶外移動(dòng)機(jī)器人更具有普適性的方法論。這部分可以被認(rèn)為是移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)更上層的設(shè)計(jì)。本書(shū)后討論的是長(zhǎng)期一致導(dǎo)航中的機(jī)器人自定位問(wèn)題，探討了一個(gè)云機(jī)器人架構(gòu)，并進(jìn)行了實(shí)際場(chǎng)景驗(yàn)證。

朱曉蕊