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《仿人機器人原理與實戰》一導讀
前 言
本書以人體為討論對象，采用一種獨特而有趣的視角來學習嵌入式係統、機器人學和電子學。誠然，爬行機器人和地毯清潔機器人是非常酷的實驗平台，但是它們多半是冷冰冰的、毫無生氣的機器。反之，人類擁有複雜的神經反射，包括根據壓力調節心跳頻率和根據環境光線強度調節瞳孔大小等。如果你想邁出製造更接近人類的機器人的第一步，那麼本書是你的不二選擇。
首先，本書的靈感一部分來源於科幻作家所描繪的影像，一部分來源於我們開發救生用人工智能係統的經驗。如果你已經看過《銀翼殺手》《太空堡壘卡拉狄加》《異形》《終結者》《普羅米修斯》或《神秘博士》，那麼就不能將機器人的最高水平簡單地等同於一個會思考的罐頭盒，而忽略它的智能。在這些或者其他科幻經典中塑造的仿人機器人不僅可以通過圖靈測試，而且在生理學上是正確的—它們能夠跟我們一樣唿吸、流血和出汗。因此，如果不做外科手術式的深究，那麼這些仿人機器人與人類實在難以區分。
其次，本書的靈感中更急迫和更實際的部分來源於仿人替代品，這種替代品可以用來訓練健康監護人員以挽救和護理真實的病人。然而在開發這些替代品的過程中獲得的經驗是，我們離這個目標還有很大差距。現有的這些係統除了多了幾個傳感器外，跟街邊玻璃櫃子裏的人體模特沒有多大區別。我們現在需要的是一群充滿渴望與熱情的工程師、實驗師和發明家，一起創造下一代仿人替代品。希望本書能使你邁出探索旅程的第一步，即使你的終極目標是創造一個配得上“銀翼殺手”稱號的仿人機器人，你也應該堅持讀完本書。設計一種有利於拯救生命的人工智能係統是個不錯的開端。
在編寫本書的過程中，我們做了以下幾個假設：
你已經閱讀了一些有關電子學的入門書籍。
你已經對某種流行的微控製器做過編程，特別是Arduino。
你已經通過操作機器人裝置或者學習網站/雜誌上的文章獲得了一些有關構建機器人的基本經驗。
你已經了解電氣安全知識並且在實際操作中遵守這些規則。
你擁有並使用保護眼睛的裝置（如果碰巧有個線頭飛進你的眼睛，那麼在仿生植入技術獲得突破前，你的視力可能會永久損傷）。
你擁有自然且強烈的好奇心。
學習目標
我們竭盡全力確保你讀完本書後可以獲得以下技能：
加深對人工智能係統的理解。每一章中的項目都有助於你在生物機能方麵獲得全新的體驗。
進一步理解如何利用微控製器、傳感器和驅動器等組件對人體係統進行建模和仿真。
幫助你將嵌入式係統應用到本書以外的人工智能係統中。人體是一部相當複雜的機器，內部成千上萬個子係統互相連接，作為本書實例再恰當不過了。
幫助你在設計和建造人工智能係統時考慮得更加周全。也許你將會花費數千元購買那些與實物幾乎一模一樣的道具，但最為關鍵的是在探索旅程中對機器人內部原理的理解。本書並不是要建造一個《太空堡壘卡拉狄加》的6號克隆品，其實這將是我們下一本書關注的核心內容。
目 錄
第1章 反射弧
1.1 反射弧生物學基礎
1.2 反射弧與仿人機器人設計
1.3 反射弧實驗入門
1.4 反射弧實驗進階
1.5 反射弧“小魔怪”
1.6 反射弧搜索關鍵詞
第2章 行為鏈
2.1 行為鏈生物學基礎
2.2 行為鏈與仿人機器人設計
2.3 行為鏈實驗入門
2.4 行為鏈實驗進階
2.5 行為鏈“小魔怪”
2.6 行為鏈搜索關鍵詞
第3章 動態平衡
3.1 動態平衡生物學基礎
3.2 動態平衡與仿人機器人設計
3.3 熱平衡模擬器
3.4 熱平衡實驗進階
3.5 附加項目：電加熱板的PID控製
3.6 熱平衡“小魔怪”
3.7 動態平衡搜索關鍵詞
第4章 光與視覺
4.1 生物學基礎與瞳孔光反射
4.2 光反射實驗入門
4.3 創建動態的眼睛
4.4 一雙活生生的眼睛
4.5 對光有反應的生動的眼睛
4.6 項目：Mark54瞳孔檢查模擬器
4.7 光線跟蹤與目標檢測
4.8 光線跟蹤檢查
4.9 小結
第5章 耳朵
5.1 耳朵生物學基礎
5.2 耳朵與仿人機器人設計
5.3 聲音定位實驗入門
5.4 聲音定位實驗進階
5.5 聲音定位“小魔怪”
5.6 聲音定位搜索關鍵詞
第6章 心肺功能
6.1 心肺功能生物學基礎
6.2 心肺功能與仿人機器人設計
6.3 心音模擬器
6.4 肺音模擬器
6.5 心音與肺音聯合模擬器
6.6 心肺功能“小魔怪”
6.7 心肺功能搜索關鍵詞
第7章 如果仿人機器人流血了，我們能止血嗎
7.1 循環係統生物學基礎
7.2 循環係統與仿人機器人設計
7.3 心髒脈衝模擬器
7.4 心髒脈衝模擬器進階
7.5 與心音和肺音模擬器集成
7.6 循環係統“小魔怪”
7.7 循環係統搜索關鍵詞
第8章 隻是時間問題
8.1 肌肉力量與衰老問題
8.2 心跳恢複率與健康程度
8.3 年齡“小魔怪”
8.4 年齡搜索關鍵詞
第9章 情感與表達
9.1 仿人機器人高仿真方法
9.2 仿人機器人低仿真方法
9.3 機器人的微笑
9.4 聲音合成
9.5 EMIC-2指令集
9.6 語音驗證實驗入門
9.7 利用Epson解析器表達聲音
9.8 利用DECTalk解析器表達聲音
9.9 構建會表達的仿人機器人
9.10 Tatrick如何表達
9.11 實例1：利用多彩眼睛打招唿
9.12 實例2：做壞事的機器人
9.13 實例3：困惑的小孩
9.14 實例4：喝醉的機器人
9.15 實例5：聰明的智者
9.16 實例6：耐心的病人
9.17 小結
最後更新：2017-06-21 11:31:46