前言

机器人是一类能灵活地完成特定操作和运动任务，可再编程的多功能操作器。目前，机器人已经在工业、服务、特种等领域代替人类或协助人类完成多种任务，发挥了重要作用。当前，世界各国纷纷出台机器人发展战略，如美国“国家机器人计划2.0”、欧盟“2020地平线机器人项目”、日本“机器人新战略”等，抢占机器人发展制高点。习近平总书记在2014年两院院士大会上指出机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志，我国出台了“机器人产业发展规划2016—2020”。

机器人交互技术是研究人与机器人之间交互的技术，是一门涉及人与计算机交互，人工智能，机器人，自然语言理解、设计以及社会科学的多学科交叉技术。受当前智能水平发展限制，对于复杂环境下工作任务多变的服务机器人和特种机器人，完全自主的机器人还难以实现。因此，利用机器人交互技术，尤其是结合近年来快速发展的人机交互设备、语音识别、手势等交互手段，充分发挥人类的高级规划智能和机器人执行智能，实现人机优势互补，对于提高机器人复杂环境的适应性和操作便捷性具有重要意义，成为机器人领域的研究热点。

本书共10章，涉及机器人交互技术的概况、感知认知基础、图形仿真、手柄交互、语音交互、体感交互、表情交互等内容。第1章简述机器人交互技术的概念、研究内容、发展历史，介绍典型的机器人交互技术应用。第2章介绍机器人交互技术涉及的感知和认知基础相关内容，主要阐述人的感知基础、知觉特性、认知过程，讨论机器人交互的设计原则。第3章介绍人与机器人交互框架，主要包括机器人交互框架、以用户为中心的机器人交互以及多模式交互。第4章研究机器人与人的图形交互仿真，重点介绍虚拟图形建模、虚拟模型运动仿真以及碰撞检测。第5章介绍人与机械臂之间通过键盘、鼠标和手柄的交互设计方法，主要包括键盘、空间鼠标、力反馈手柄等交互方式的原理和实现。第6章介绍人与机器人灵巧手之间通过数据手套的交互设计方法，主要包括典型数据手套、运动映射、力反馈映射等的原理和实现。第7章针对人机协作机器人的物理交互安全进行介绍，主要包括物理交互伤害概述、安全评价指标、物理安全实现方法等。第8章介绍基于手势视觉识别的机器人交互技术，主要包括手势的感知、表述、数据集、图像特征以及手势视觉识别方法。第9章介绍基于肢体动作识别的机器人交互，主要包括人体动作表述、图像运动特征、动作数据集、肢体动作识别以及交互实例。第10章介绍基于人脸表情识别的机器人交互，重点介绍面部表情特征、表情数据集、人脸表情特征检测、表情识别方法及交互实例。

本书第1~2章、第4~7章主要由蒋再男博士编写，第3章、第8~10章主要由王珂博士编写。除了作者之外，李重阳、杨帆、吴菲、刘大翔、刘阳、李雪婧、包敏杰等也进行了大量工作，在此一并表示感谢。

 机器人交互技术是一门不断发展的交叉学科，人工智能、虚拟现实等技术发展不断地对机器人交互技术产生影响，加上编写时间有限，书中难免有些不妥或考虑不周之处，恳请广大读者批评指正。

编著者2019年10月