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四足仿生機器人基本原理及開發教程(機器人科學與技術叢書) 版權信息
- ISBN：9787302640226
- 條形碼：9787302640226 ; 978-7-302-64022-6
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
四足仿生機器人基本原理及開發教程(機器人科學與技術叢書) 本書特色
“機器人科學與技術叢書”電驅動四足仿生機器人的基本理論和穩定運動控制的主要方法。人工智能和機器人專業高質量教材。
四足仿生機器人基本原理及開發教程(機器人科學與技術叢書) 內容簡介
以四足哺乳動物為仿生對象,構造具有高動態性和強復雜環境適應性的四足機器人一直是機器人領域的研究熱點。本書系統地介紹了電機驅動四足仿生機器人的基本理論和穩定運動控制的主要方法,力求能夠較好地促進國內四足機器人研究的普及和應用落地。本著“持續開源、合作共建”的思想,結合四足機器人實際物理平臺和開源的軟件平臺,本書分為三部分:基礎理論、技術實現和研究提高,共包括13章,其中第 1~8章介紹基礎理論,第9、10章介紹技術實現,第11、12章介紹研究進階,主要講述基于 MPC WBC的四足機器人高級運動控制方法,第13章介紹仿真實驗。 本書既可供機器人相關專業的研究生或高年級本科生閱讀和作為競賽參考,也可供相關領域的工程技術人 員參考。
四足仿生機器人基本原理及開發教程(機器人科學與技術叢書) 目錄
第1章緒論
1.1四足機器人的發展現狀
1.2四足機器人的發展趨勢
習題
第2章四足機器人運動學分析
2.1機器人運動學基礎
2.1.1點的齊次坐標
2.1.2平面的齊次坐標
2.1.3旋轉矩陣
2.1.4旋轉齊次變換
2.1.5平移齊次變換
2.1.6齊次變換矩陣
2.2齊次變換矩陣性質
2.2.1齊次變換矩陣相乘
2.2.2齊次變換矩陣的相對性
2.2.3齊次變換矩陣的可逆性
2.2.4齊次變換矩陣的封閉性
2.3機器人連桿參數和連桿坐標系
2.3.1關節和連桿
2.3.2連桿坐標系定義
2.3.3基于D H方法的連桿坐標系和變換矩陣
2.4基于D H坐標系的四足機器人運動學建模
2.4.1四足機器人運動學分析
2.4.2右前腿的運動學分析
2.4.3右后腿的運動學分析
習題
第3章四足機器人雅可比矩陣與靜力學
3.1微分運動與廣義速度
3.1.1微分變換
3.1.2微分運動
3.1.3坐標系間的微分關系
3.2雅可比矩陣
3.3四足機器人雅可比矩陣的一般求解方法
3.3.1基于矢量積法的雅可比矩陣計算方法
3.3.2基于微分變換法的雅可比矩陣計算方法
3.3.3基于連桿速度法的雅可比矩陣計算方法
3.3.4雅可比矩陣計算方法的比較
3.4靜態力
3.4.1坐標系之間力的變換
3.4.2力雅可比矩陣
3.4.3雅可比矩陣的奇異性
習題
第4章四足機器人動力學分析
4.1機器人動力學數學基礎
4.2動能和勢能
4.3慣性參數
4.3.1轉動慣量
4.3.2慣性張量
4.4機器人動力學建模方法
4.4.1拉格朗日法
4.4.2牛頓歐拉法
4.4.3機器人動力學方程的性質
4.5四足機器人簡化動力學推導
習題
第5章四足機器人步態規劃基礎理論
5.1步態規劃的基本概念
5.2靜步態規劃方法
5.3動步態規劃方法
5.4機器人軌跡規劃與步態生成
5.4.1機器人軌跡規劃
5.4.2機器人步態生成方法
習題
第6章四足機器人路徑規劃算法
6.1地圖創建與地形識別
6.2全局路徑規劃算法
6.2.1柵格法
6.2.2可視圖法
6.2.3A*算法
6.2.4快速擴展隨機樹算法
6.2.5BiDirectional快速擴展隨機樹算法
6.3局部路徑規劃算法
6.3.1人工勢場法
6.3.2神經網絡法
習題
第7章機器人的基本控制方法
7.1控制預備知識介紹
7.2機器人的控制方法及仿真分析
7.2.1機器人動力學模型
7.2.2機器人控制方法和控制器設計
習題
第8章四足機器人穩定性判定方法
8.1四足機器人步態選擇策略
8.2四足機器人穩定性基本概念
8.2.1穩定裕度
8.2.2占空比
8.2.3阻力系數
8.3靜態穩定性判定方法
8.4動態穩定性判定方法
習題
第9章四足機器人結構設計與安裝流程
9.1四足機器人結構設計
9.2四足機器人安裝流程
9.2.1電機的裝配
9.2.2腿部機構的裝配
9.2.3關節模組的裝配
9.2.4軀干的裝配
9.2.5腿部整體安裝
習題
第10章四足機器人硬件和電路結構介紹
10.1執行器
10.2動力源
10.3UP board
10.4遙控器
10.5SPIne信號轉接板
10.6接線轉接板
習題
第11章基于模型預測控制的四足機器人全身運動控制方法
11.1模型預測控制基礎知識介紹
11.2MPC控制策略在四足機器人中的應用
11.3四足機器人整體運動控制框架
11.3.1一般四足機器人整體運動控制框架
11.3.2基于MPC的四足機器人運動控制框架
11.4基于MPC的動態運動控制
11.4.1MPC控制框架
11.4.2機器人軀干簡化動力學建模
11.4.3MPC實現
11.5基于MPC方法的運動規劃
11.5.1步態規劃
11.5.2足端軌跡規劃
11.5.3基于MPC方法的步態切換
11.5.4基于MPC的四足機器人斜坡地形的姿態調整
11.6基于Webots軟件平臺的MPC方法仿真驗證
11.6.1Ubuntu下Webots仿真環境搭建
11.6.2多步態運動
11.6.3斜坡地形測試
11.7基于四足機器人物理平臺的MPC方法實現驗證
習題
第12章四足機器人運動控制程序框架介紹
12.1機器人建模程序
12.1.1機器人模型參數設置
12.1.2質心動力學模型
12.1.3浮基座動力學模型
12.2機器人信息數據輸入
12.3機器人運動軌跡規劃
12.3.1步態序列規劃
12.3.2擺動腿軌跡規劃
12.3.3機器人狀態軌跡規劃
12.4機器人控制器設計
12.4.1MPC控制器
12.4.2WBC控制器
12.4.3腿部控制器
12.4.4關節電機控制器
12.5狀態估計器
習題
第13章四足機器人實驗仿真與驗證
13.1Ubuntu系統環境配置與軟件安裝實驗
13.2四足機器人上位機代碼編譯與運行仿真實驗
13.3實體機器人運行實驗
13.4trot步態設計及實驗驗證
13.5bound步態設計及實驗驗證
13.6pace步態設計及驗證實驗
13.7walk步態設計及驗證實驗
13.8后空翻步態設計與運行實驗
13.9四足機器人斜坡自適應調整實驗
13.10循跡測試實驗
13.11障礙物識別跟蹤實驗
參考文獻1166777899101013141415161616171721212227333434343436383940434649515152535455555556565858596065667172727475767678868787888991929393959596100101101102103105135136136137137138138138139143144144147147157163166167168169170176179181184192193194194195195195195196196202205209209211211211214214224226227229230230230231232233235235237238238238242247248249250251251254257259261264266269271274281289
1.1四足機器人的發展現狀
1.2四足機器人的發展趨勢
習題
第2章四足機器人運動學分析
2.1機器人運動學基礎
2.1.1點的齊次坐標
2.1.2平面的齊次坐標
2.1.3旋轉矩陣
2.1.4旋轉齊次變換
2.1.5平移齊次變換
2.1.6齊次變換矩陣
2.2齊次變換矩陣性質
2.2.1齊次變換矩陣相乘
2.2.2齊次變換矩陣的相對性
2.2.3齊次變換矩陣的可逆性
2.2.4齊次變換矩陣的封閉性
2.3機器人連桿參數和連桿坐標系
2.3.1關節和連桿
2.3.2連桿坐標系定義
2.3.3基于D H方法的連桿坐標系和變換矩陣
2.4基于D H坐標系的四足機器人運動學建模
2.4.1四足機器人運動學分析
2.4.2右前腿的運動學分析
2.4.3右后腿的運動學分析
習題
第3章四足機器人雅可比矩陣與靜力學
3.1微分運動與廣義速度
3.1.1微分變換
3.1.2微分運動
3.1.3坐標系間的微分關系
3.2雅可比矩陣
3.3四足機器人雅可比矩陣的一般求解方法
3.3.1基于矢量積法的雅可比矩陣計算方法
3.3.2基于微分變換法的雅可比矩陣計算方法
3.3.3基于連桿速度法的雅可比矩陣計算方法
3.3.4雅可比矩陣計算方法的比較
3.4靜態力
3.4.1坐標系之間力的變換
3.4.2力雅可比矩陣
3.4.3雅可比矩陣的奇異性
習題
第4章四足機器人動力學分析
4.1機器人動力學數學基礎
4.2動能和勢能
4.3慣性參數
4.3.1轉動慣量
4.3.2慣性張量
4.4機器人動力學建模方法
4.4.1拉格朗日法
4.4.2牛頓歐拉法
4.4.3機器人動力學方程的性質
4.5四足機器人簡化動力學推導
習題
第5章四足機器人步態規劃基礎理論
5.1步態規劃的基本概念
5.2靜步態規劃方法
5.3動步態規劃方法
5.4機器人軌跡規劃與步態生成
5.4.1機器人軌跡規劃
5.4.2機器人步態生成方法
習題
第6章四足機器人路徑規劃算法
6.1地圖創建與地形識別
6.2全局路徑規劃算法
6.2.1柵格法
6.2.2可視圖法
6.2.3A*算法
6.2.4快速擴展隨機樹算法
6.2.5BiDirectional快速擴展隨機樹算法
6.3局部路徑規劃算法
6.3.1人工勢場法
6.3.2神經網絡法
習題
第7章機器人的基本控制方法
7.1控制預備知識介紹
7.2機器人的控制方法及仿真分析
7.2.1機器人動力學模型
7.2.2機器人控制方法和控制器設計
習題
第8章四足機器人穩定性判定方法
8.1四足機器人步態選擇策略
8.2四足機器人穩定性基本概念
8.2.1穩定裕度
8.2.2占空比
8.2.3阻力系數
8.3靜態穩定性判定方法
8.4動態穩定性判定方法
習題
第9章四足機器人結構設計與安裝流程
9.1四足機器人結構設計
9.2四足機器人安裝流程
9.2.1電機的裝配
9.2.2腿部機構的裝配
9.2.3關節模組的裝配
9.2.4軀干的裝配
9.2.5腿部整體安裝
習題
第10章四足機器人硬件和電路結構介紹
10.1執行器
10.2動力源
10.3UP board
10.4遙控器
10.5SPIne信號轉接板
10.6接線轉接板
習題
第11章基于模型預測控制的四足機器人全身運動控制方法
11.1模型預測控制基礎知識介紹
11.2MPC控制策略在四足機器人中的應用
11.3四足機器人整體運動控制框架
11.3.1一般四足機器人整體運動控制框架
11.3.2基于MPC的四足機器人運動控制框架
11.4基于MPC的動態運動控制
11.4.1MPC控制框架
11.4.2機器人軀干簡化動力學建模
11.4.3MPC實現
11.5基于MPC方法的運動規劃
11.5.1步態規劃
11.5.2足端軌跡規劃
11.5.3基于MPC方法的步態切換
11.5.4基于MPC的四足機器人斜坡地形的姿態調整
11.6基于Webots軟件平臺的MPC方法仿真驗證
11.6.1Ubuntu下Webots仿真環境搭建
11.6.2多步態運動
11.6.3斜坡地形測試
11.7基于四足機器人物理平臺的MPC方法實現驗證
習題
第12章四足機器人運動控制程序框架介紹
12.1機器人建模程序
12.1.1機器人模型參數設置
12.1.2質心動力學模型
12.1.3浮基座動力學模型
12.2機器人信息數據輸入
12.3機器人運動軌跡規劃
12.3.1步態序列規劃
12.3.2擺動腿軌跡規劃
12.3.3機器人狀態軌跡規劃
12.4機器人控制器設計
12.4.1MPC控制器
12.4.2WBC控制器
12.4.3腿部控制器
12.4.4關節電機控制器
12.5狀態估計器
習題
第13章四足機器人實驗仿真與驗證
13.1Ubuntu系統環境配置與軟件安裝實驗
13.2四足機器人上位機代碼編譯與運行仿真實驗
13.3實體機器人運行實驗
13.4trot步態設計及實驗驗證
13.5bound步態設計及實驗驗證
13.6pace步態設計及驗證實驗
13.7walk步態設計及驗證實驗
13.8后空翻步態設計與運行實驗
13.9四足機器人斜坡自適應調整實驗
13.10循跡測試實驗
13.11障礙物識別跟蹤實驗
參考文獻1166777899101013141415161616171721212227333434343436383940434649515152535455555556565858596065667172727475767678868787888991929393959596100101101102103105135136136137137138138138139143144144147147157163166167168169170176179181184192193194194195195195195196196202205209209211211211214214224226227229230230230231232233235235237238238238242247248249250251251254257259261264266269271274281289
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四足仿生機器人基本原理及開發教程(機器人科學與技術叢書) 作者簡介
李彬，教授，碩士生導師，山東省青年創新團隊“機器人-環境智能交互團隊”負責人，濟南市“機器人智能環境感知與自主學習算法研究及應用”科研帶頭人工作室負責人。于2005和2012年分別獲山東大學運籌學與控制論和山東大學控制科學與工程學院模式識別與智能系統的碩士、博士學位，現為齊魯工業大學教授，碩士研究生導師。近幾年主要從事神經網絡、足式機器人控制算法、機器人智能控制等方面的研究工作，主持國家自然科學基金面上項目1項、青年基金1項，山東省重點研發計劃項目1項，山東省自然科學基金青年基金1項、面上項目1項和博士后科學基金1項，橫向課題3項，發表論文30余篇，出版專著1部，授權發明專利6項。
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