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腿足機器人運動控制原理與仿真實踐教程(陳騰) 版權信息
- ISBN：9787122466259
- 條形碼：9787122466259 ; 978-7-122-46625-9
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
腿足機器人運動控制原理與仿真實踐教程(陳騰) 內容簡介
本書按照關節、單腿、機器人整機的順序系統性地介紹腿足機器人運動規劃、建模控制等內容。全書內容被精心設計成多章，每章都包含知識和仿真實驗兩個部分：知識部分，從基礎的運動學建模講起，逐步深入到PID控制、SLIP模型控制、模型預測控制（MPC）、全身動力學控制等腿足機器人先進的控制方法；仿真實驗部分，每個工程項目提供了詳細的指導，包括Webots環境的熟悉、機器人模型的搭建、控制器的創建以及仿真驗證調試等。通過本書的學習，讀者能夠系統地掌握腿足機器人運動控制的基礎理論和關鍵技術，并通過仿真實踐提升機器人自主運動等方面的專業技能。 本書是高等院校機器人工程、機械電子工程等專業的教材，同時也適合從事機器人研究的相關人員閱讀。
腿足機器人運動控制原理與仿真實踐教程(陳騰)腿足機器人運動控制原理與仿真實踐教程(陳騰) 前言
隨著科技的不斷進步，機器人技術已成為推動現代工業發展的重要力量。在眾多機器人類型中，腿足機器人因其在復雜環境中具有卓越的適應性和靈活性，受到了學術界和工業界的廣泛關注。腿足機器人的設計和控制是一個多學科交叉的領域，涉及機械工程、電子工程、計算機科學和人工智能等多個學科。為了培養能夠適應未來機器人技術發展的專業人才，山東大學機器人工程專業開設了“智能機器人綜合實踐Ⅰ”課程，本書正是在這一實踐課程的基礎上編寫而成的，旨在為機器人工程專業的本科實踐教學提供一本全面的教材和實驗指導書。
本書是山東大學機器人工程專業教學團隊多年教學經驗和科研成果的結晶。在“智能機器人綜合實踐Ⅰ”課程的教學過程中，我們發現學生對于腿足機器人運動控制的理論知識和實踐技能有著迫切的學習需求。為了更好地滿足這一需求，我們編寫了這本既包含核心理論知識，又提供豐富實踐指導的教材。本書的編寫過程中，我們注重以下幾個方面。
① 理實結合：每一章都分為知識和仿真實驗兩個部分，使學生能夠在理解理論的基礎上，通過實踐加深理解。
② 由淺入深：內容安排上，從基礎的運動學建模開始，逐步過渡到復雜的控制算法，使學生能夠循序漸進地掌握知識。
腿足機器人運動控制原理與仿真實踐教程(陳騰) 目錄
第1章 Webots環境熟悉與簡單模型搭建 001
1.1 Webots環境與模型搭建知識部分 002
1.1.1 Webots安裝 002
1.1.2 仿真環境認識 005
1.1.3 機器人模型搭建 006
1.1.4 機器人控制器創建 017
1.2 Webots環境與模型搭建仿真實驗部分 021
思考與作業 026
參考文獻 026
本章附錄 026
第2章 單腿運動控制 031
2.1 單腿運動控制知識部分 032
2.1.1 單腿運動學建模 032
2.1.2 單腿運動控制方法 036
2.2 單腿運動控制仿真實驗部分 039
2.2.1 模型搭建 039
2.2.2 程序框架分析 043
2.2.3 位置控制 044
2.2.4 PD控制 045
2.2.5 位置阻抗控制 046
2.2.6 基于虛擬模型的主動柔順控制 046
思考與作業 048
參考文獻 048
本章附錄 048
第3章 基于SLIP的3D單腿穩定控制 051
3.1 基于SLIP的3D單腿穩定控制知識部分 052
3.1.1 背景知識 052
3.1.2 “三段式”控制 053
3.1.3 平面單腿控制算法 054
3.1.4 三維平面內單腿控制算法 057
3.1.5 單腿替代控制方案 058
3.2 基于SLIP的3D單腿穩定控制仿真實驗部分 061
3.2.1 仿真模型構建 061
3.2.2 代碼分析 062
3.2.3 仿真驗證 067
思考與作業 068
參考文獻 068
第4章 四足機器人全身位姿運動控制 069
4.1 四足機器人全身位姿運動控制知識部分 070
4.1.1 位姿全身調整分析 070
4.1.2 URDF文件簡介 072
4.2 四足機器人全身位姿運動控制仿真實驗部分 076
4.2.1 仿真模型構建 076
4.2.2 代碼講解 078
4.2.3 仿真步驟 082
思考與作業 083
參考文獻 084
本章附錄 084
第5章 四足機器人步態運動規劃 089
5.1 四足機器人步態運動規劃知識部分 090
5.1.1 運動學建模 090
5.1.2 四足典型步態 092
5.1.3 步態運動規劃 094
5.1.4 足端位置控制 097
5.2 四足機器人步態運動規劃仿真實驗部分 098
5.2.1 仿真模型構建 098
5.2.2 代碼分析 099
5.2.3 仿真驗證 102
思考與作業 103
參考文獻 103
第6章 基于SLIP模型的四足機器人運動控制 105
6.1 基于SLIP模型的四足機器人運動控制知識部分 106
6.1.1 姿態穩定性分析 106
6.1.2 Trot步態控制器 109
6.1.3 轉向控制方法 111
6.1.4 基于虛擬模型的腿部運動控制 112
6.2 基于SLIP模型的四足機器人運動控制仿真實驗部分 113
6.2.1 仿真模型構建 113
6.2.2 代碼分析 113
6.2.3 仿真驗證 118
思考與作業 119
參考文獻 119
本章附錄 119
第7章 四足機器人全身虛擬模型控制 121
7.1 四足機器人全身虛擬模型控制知識部分 122
7.1.1 虛擬模型建模 122
7.1.2 支撐相虛擬模型 122
7.1.3 支撐相*優力分配 124
7.1.4 擺動相模型控制 125
7.2 四足機器人全身虛擬模型控制仿真實驗部分 127
7.2.1 仿真模型構建 127
7.2.2 代碼分析 128
7.2.3 仿真驗證 134
思考與作業 135
參考文獻 135
第8章 四足機器人模型預測控制 137
8.1 四足機器人模型預測控制知識部分 138
8.1.1 簡化機器人動力學建模 138
8.1.2 狀態空間構建 139
8.1.3 模型預測控制器設計 141
8.1.4 狀態估計器設計 142
8.1.5 腿部控制器設計 144
8.1.6 步態規劃與切換 145
8.2 四足機器人模型預測控制仿真實驗部分 147
8.2.1 仿真模型構建 147
8.2.2 代碼分析 147
8.2.3 仿真驗證 157
思考與作業 158
參考文獻 158
第9章 MPC WBC運動控制 159
9.1 MPC WBC運動控制知識部分 160
9.1.1 WBC方法 160
9.1.2 地形適應策略 162
9.2 MPC WBC運動控制仿真實驗部分 163
9.2.1 仿真模型 163
9.2.2 程序解析 165
思考與作業 166
參考文獻 166
第10章 基于MPC與視覺感知的巡線 167
10.1 基于MPC與視覺感知的巡線知識部分 168
10.2 基于MPC與視覺感知的巡線仿真實驗部分 169
10.2.1 視覺傳感器構建 169
10.2.2 程序解析 172
思考與作業 174
第11章 基于GPU并行訓練的強化學習 175
11.1 基于GPU并行訓練的強化學習知識部分 176
11.1.1 強化學習基本理論 176
11.1.2 共性神經網絡訓練框架簡介 180
11.1.3 基于PPO的腿足機器人訓練方法 181
11.2 基于GPU并行訓練的強化學習仿真實驗部分 187
11.2.1 環境配置 187
11.2.2 程序解析 192
11.2.3 仿真驗證 195
11.2.4 物理樣機驗證 197
思考與作業 200
參考文獻 200
展開全部
腿足機器人運動控制原理與仿真實踐教程(陳騰) 作者簡介
陳騰，博士，山東大學控制科學與工程學院實驗師，主要研究仿生腿足機器人運動控制、感知導航以及強化學習，山東省青創團隊“智能輪足人形機器人創新團隊”負責人；主持/參與國家自然科學基金、國家重點研發計劃、863項目等10余項項目，獲山東省技術發明二等獎1項、中國自動化學會技術發明二等獎1項、山東自動化學會技術發明獎一等獎1項，在JFR、RAL、RAS以及ICRA、IROS等機器人期刊和會議發表論文20篇，申請/授權發明專利10余項。
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