譯者序
移動機器人被越來越多地應(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)域都要求機器人能在戶外崎嶇路面甚至環(huán)境下自主移動。本書為設(shè)計這類自主移動機器人系統(tǒng)提供了完整的架構(gòu)和算法，是率先聚焦戶外機器人領(lǐng)域的作品。
作為本書英文版作者和中文版譯者，我從2000年開始從事移動機器人方向的研究，也是國際上早一批聚焦戶外機器人領(lǐng)域的學(xué)者。從初關(guān)注機器人柔性機構(gòu)、機器人魯棒控制到機器人戶外導(dǎo)航，我和我的科研伙伴們在長期科研過程中積累了大量的研究成果，在機器人領(lǐng)域的國際期刊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)時未將這些研究成果進行系統(tǒng)講解和闡述。2015年我在美國西雅圖參加機器人領(lǐng)域頂會ICRA的時候，很榮幸入選了Notable Women in Robotics。也是在那次會議上，我遇到了美國CRC出版社的編輯。我和他聊過之后，認為是時候?qū)⑽覀冎�前有關(guān)戶外移動機器人的長期研究成果匯總起來，形成一本著作。于是我聯(lián)合了來自美國猶他大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）和韓國國立韓巴大學(xué)的幾位重要科研合作伙伴，歷時兩年半時間，形成了本書初的英文版書稿，并交由CRC出版社出版。我們的初衷是希望本書會在一定程度上啟發(fā)并激勵從事移動機器人的青年研究者，或者給移動機器人感興趣的讀者提供必要的基礎(chǔ)知識和方法論。
當(dāng)機械工業(yè)出版社買下本書中文版版權(quán)后，編輯時間聯(lián)系到我，詢問是否有興趣翻譯本書。我想沒有人比我更熟悉本書內(nèi)容了，再加上認為翻譯成中文應(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)的研究生開始這項工作之后，發(fā)現(xiàn)其實這是專業(yè)性要求很高的工作，尤其是翻譯這種艱澀的學(xué)術(shù)類著作，需要對每個專業(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)余時間，花了近兩年時間才將其成稿。這里特此感謝協(xié)助我工作的學(xué)生們，感謝機械工業(yè)出版社對本書翻譯工作的支持。另外也向所有從事學(xué)術(shù)翻譯工作、意在促進學(xué)術(shù)交流的譯者們致敬。
本書探討了戶外機器人系統(tǒng)的很多方面，包括機構(gòu)設(shè)計、運動控制、定位和制圖等。本書涉及的大部分方法被整合進一個原型輪式機器人具有柔性梁結(jié)構(gòu)的輪式模塊化移動機器人（CFMMR），進行了實驗驗證。本書涉及的架構(gòu)和算法均服務(wù)于在未知戶外環(huán)境中的自主移動機器人系統(tǒng)設(shè)計。我相信這些技術(shù)能幫助和激發(fā)讀者去開展更多戶外機器人領(lǐng)域的新研究。
本書從戶外移動機器人的運動機構(gòu)開始討論，通過移動性和可操縱性介紹和分析了原型機器人；隨后，引入了一個通用的協(xié)作運動控制和傳感器架構(gòu)，并定義了架構(gòu)中每個子系統(tǒng)及其相應(yīng)的設(shè)計要求，包括運動學(xué)控制子系統(tǒng)、動力學(xué)控制子系統(tǒng)和傳感子系統(tǒng)；然后，討論了如何設(shè)計這些子系統(tǒng)以滿足機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，并詳盡闡述了具體的算法且在原型機器人CFMMR上進行了實驗驗證。
本書的定位和制圖部分，探討了對于戶外移動機器人更具有普適性的方法論。這部分可以被認為是移動機器人系統(tǒng)更上層的設(shè)計。本書后討論的是長期一致導(dǎo)航中的機器人自定位問題，探討了一個云機器人架構(gòu)，并進行了實際場景驗證。

朱曉蕊