在工業(yè)4.0浪潮下，全球各行業(yè)正經(jīng)歷著前所未有的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)字孿生技術作為這一轉(zhuǎn)型的關鍵推動力，正在改變著我們理解和管理物理系統(tǒng)的方式。數(shù)字孿生通過在虛擬環(huán)境中創(chuàng)建與物理實體高度一致的數(shù)字模型，并將其與實時數(shù)據(jù)流同步，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對物理世界的精準感知，還可以進行預測性維護、優(yōu)化決策和遠程控制。特別是在移動機器人這一迅速發(fā)展的領域，數(shù)字孿生技術為機器人系統(tǒng)的設計、運行與維護提供了全新的視角與方法。移動機器人在工業(yè)自動化、物流倉儲、服務業(yè)等領域中扮演著越來越重要的角色。與傳統(tǒng)的靜態(tài)設備不同，移動機器人需要在動態(tài)環(huán)境中進行自主決策、路徑規(guī)劃和行為控制。隨著任務復雜度的增加和工作環(huán)境多變性的提高，如何確保機器人系統(tǒng)在不確定環(huán)境中的高效性和可靠性，成為機器人研究和工程實踐中的核心問題。傳統(tǒng)的設計與調(diào)度方法往往難以適應環(huán)境變化與系統(tǒng)自我優(yōu)化的需求。數(shù)字孿生技術的引入，使得我們能夠在虛擬空間中創(chuàng)建出精確的機器人模型，實時捕捉機器人與其環(huán)境之間的交互，進行仿真和預測，從而有效提升機器人的性能和適應能力。數(shù)字孿生技術在移動機器人中的應用，能夠為機器人提供更加智能的決策支持。通過與機器人硬件、傳感器和執(zhí)行器深度集成，數(shù)字孿生體可以實時監(jiān)控機器人的運行狀態(tài)，檢測潛在問題并提前預測故障，極大地提升系統(tǒng)的可靠性與安全性。同時，通過虛擬模型的不斷優(yōu)化，數(shù)字孿生為機器人在復雜和動態(tài)環(huán)境下的路徑規(guī)劃、控制策略和任務調(diào)度提供了更加精準的支持。尤其是在多機器人協(xié)同作業(yè)、復雜工業(yè)生產(chǎn)線等領域，數(shù)字孿生技術有助于提高機器人系統(tǒng)的自適應能力、靈活性和效率。本書旨在為讀者系統(tǒng)地介紹移動機器人數(shù)字孿生的建模方法、技術實現(xiàn)和實際應用。通過5個具有代表性的工程項目，本書不僅展示了數(shù)字孿生技術如何從理論走向?qū)嵺`，還深入探討了如何將這一技術有效應用于移動機器人系統(tǒng)的設計、規(guī)劃、控制和優(yōu)化。全書共有5個項目，分別為移動機器人本體模型構建、構建數(shù)字孿生服務和交互平臺、基于數(shù)字孿生模型的規(guī)劃算法工程實踐、基于數(shù)字孿生模型的控制算法工程實踐、基于數(shù)字孿生模型的柔性生產(chǎn)線工程實踐。每個項目都以工程實踐為主線，結合真實案例，從建模、仿真、算法設計到系統(tǒng)集成，逐步解析數(shù)字孿生技術在機器人領域中的具體應用。通過這5個項目的學習，讀者不僅能夠掌握數(shù)字孿生的核心理論和技術，還能通過工程實踐深入理解如何將這些技術應用于真實世界的移動機器人系統(tǒng)。無論是研究人員、工程師，還是對數(shù)字孿生和機器人技術感興趣的學習者，都能從本書中獲得豐富的知識和實踐經(jīng)驗，從而更好地理解并應用這一前沿技術。本書的編寫工作由華中科技大學的謝遠龍副教授、王書亭教授、熊體凡博士、李虎博士等主持完成。此外，華中科技大學機械科學與工程學院的研究人員，如肖瑞康、張鑫、張鴻洋、吳昊等，也為本書的完成做了大量的整理和編輯工作。正是有了這些學者的共同努力，本書才能順利呈現(xiàn)給讀者，幫助讀者更好地理解和應用數(shù)字孿生技術。在編寫本書的過程中，我們盡力將復雜的技術問題以簡明易懂的方式呈現(xiàn)，力求幫助讀者在較短時間內(nèi)掌握數(shù)字孿生技術的精髓，提升其在移動機器人領域的工程實踐能力。希望本書能夠成為讀者進入數(shù)字孿生與機器人應用領域的有力工具，并激發(fā)更多創(chuàng)新與實踐。盡管本書盡力涵蓋了數(shù)字孿生在移動機器人領域中的重要知識和工程實踐，然而由于技術的迅速發(fā)展以及領域的復雜性，本書難免存在不足與局限。某些內(nèi)容可能未能涵蓋*新的研究成果或存在不夠完善之處，個別理論和實踐方法可能也存在局限性。因此，懇請讀者在使用本書時提出寶貴的意見和批評指正，以促進本書不斷完善。我們期待與廣大讀者共同探索和推動數(shù)字孿生與機器人應用領域的發(fā)展。編者