前言

移動機器人產品開發過程大致包含3個階段。第一階段稱為做原理樣機的階段，這時側重對機械本體、控制算法的設計和研究。比如波士頓動力的Bigdog、Atlas和鋼鐵俠科技的雙足人形機器人ART-0、ART-1、ART-3，雖然表現炫酷，但是只能做設定好的動作或在設定好的環境下運動。其典型特征是機器人沒有攝像頭等傳感器。第二階段稱為做人工智能的階段，這時側重對視覺、交互方面的研究和分析。比如特斯拉的人形機器人擎天柱和鋼鐵俠科技的人形機器人ART-2、ART-4，都是在對機器人實現控制的同時，為機器人添加了視覺，通過視覺反饋讓機器人完成任務。第三階段稱為做應用的階段，這時會把機械本體、控制算法和人工智能相結合，開發機器人“運動腦”，讓機器人具備自主或協同完成任務的能力，側重對產品可靠性和成熟度方面的研究。如俄羅斯宇航局的人形機器人Fedor和鋼鐵俠科技的人形機器人ART-5，都是面向太空在軌服務而設計的機器人，具備完成任務的能力。

本書的編寫工作，正是面向機器人產品開發過程的第二和第三階段而展開的。全書分為三篇：認知篇、框架篇和實戰篇。認知篇為讀者講解了人工智能基本知識，重點介紹了卷積神經網絡和圖像目標檢測。只有掌握了基本原理，才可以真正領悟深度學習的數學基礎。框架篇結合工程實踐的需要，為讀者介紹了PyTorch和PaddlePaddle兩種框架。這兩種框架在產業內應用較為廣泛，可以節省開發團隊大量時間。實戰篇結合移動機器人的硬件平臺，介紹了一系列的工程實踐項目。三篇層層遞進，引導讀者深入學習深度學習相關知識和技術。

本書介紹的理論知識，可以作為圖像感知、目標檢測和導航規劃方面的重要理論基礎，應用于機器人巡檢、偵查、抓取、搬運、導航等方面。最近5年，依據本書內容做成的產品和課件，在全國500多所大學里被廣泛使用。很多學校基于本書內容，設計了各種有意思的畢業設計課題。相信未來也會有很多青出于藍的新技術值得一起探討。

為了方便讀者學習，讀者可以登錄華信教育資源網（http://www.hxedu.com.cn）免費注冊后下載本書相關代碼。

本書由張銳主編、北京鋼鐵俠科技有限公司編著，在編寫過程中吸納了全國數十位大學老師的建議。希望通過盡自己的微薄之力，幫助科研工作者、高校教師及相關專業學生，快速理解深度學習相關理論基礎及實踐方法，推進我國無人駕駛和智能機器人事業的快速發展。由于編者能力有限，書中難免有不到之處，煩請讀者批評指正。

在本書付諸出版之際，感謝公司研發團隊的辛勤付出，感謝電子工業出版社張迪等老師的悉心指導，感謝北京市科學技術委員會、中關村科技園區管理委員會給予“高算力低功耗機器人步態控制器研制”和“高抗擾性目標檢測技術及應用”兩項科技重大專項支持，感謝以各種形式幫助我們的朋友們。鋼鐵俠科技向各位致以深深的謝意。

北京鋼鐵俠科技有限公司

2023年6月