仿人机器人理论与技术2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

仿人机器人理论与技术PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

1 仿人机器人概论1

1.1 仿人机器人的基本概念1

1.1.1 自由度配置2

1.1.2 驱动方式4

1.1.3 足部机构7

1.1.4 传感器8

1.2 仿人机器人的发展历程及现状9

1.2.1 主动型仿人机器人的发展历程及现状10

1.2.2 被动型仿人机器人的发展历程及现状14

1.3 存在的挑战16

1.4 本书各章节的内容安排17

参考文献17

2 仿人步行的数学表示方法23

2.1 引论23

2.2 仿人机器人的运动学建模24

2.2.1 THBIP-Ⅰ仿人机器人24

2.2.2 坐标系定义与方向余弦矩阵25

2.2.3 位置模型30

2.2.4 各刚体的角速度32

2.2.5 各刚体的角加速度34

2.2.6 各刚体的质心速度34

2.2.7 各刚体的质心加速度35

2.3 仿人机器人的动力学建模36

2.3.1 正向动力学求解——拉格朗日方法37

2.3.2 逆向动力学求解——牛顿-欧拉方法41

2.3.3 动力学问题的符号自动推导43

2.4 地面碰撞建模45

2.4.1 碰撞的假设条件45

2.4.2 碰撞过程推导46

2.5 仿人机器人的整体步行模型48

2.5.1 变维数混杂自动机48

2.5.2 若干假设50

2.5.3 正常平地前向步行的可能形式51

2.6 小结53

参考文献54

3 仿人机器人的稳定性理论56

3.1 引论56

3.2 现有的步行稳定性判据及其局限性57

3.2.1 ZMP稳定性判据58

3.2.2 庞加莱回归映射稳定性理论61

3.2.3 质心角动量判据63

3.3 双足步行稳定性及其降维方法64

3.3.1 双足步行稳定性的直观表述及其数学定义65

3.3.2 生成不摔倒运动的方法69

3.3.3 双足步行稳定性的降维原理和降维方法75

3.3.4 降维后的任务空间模型76

3.4 任务空间的稳定性判据78

3.4.1 任务空间模型的基本假设与若干定义78

3.4.2 截面序列及其与混杂状态轨线的等价性80

3.4.3 截面映射及其同胚的解析形式82

3.4.4 截面映射稳定性判据84

3.4.5 有脚双足机器人的仿真算例87

3.5 稳定性判据的应用（一）：行走模式规划94

3.5.1 欠驱动双足机器人的步行数学模型95

3.5.2 参数化的行走模式97

3.5.3 行走性能指标及其图集101

3.5.4 基于指标图集的行走模式规划107

3.5.5 实验结果109

3.6 稳定性判据的应用（二）：行走模式转换122

3.6.1 行走模式一步转换123

3.6.2 行走模式多步转换128

3.6.3 实验结果133

3.7 小结133

参考文献134

4 仿人机器人的运动规划139

4.1 引论139

4.2 无环境约束下的运动规划141

4.2.1 完整双足步行的三维运动描述143

4.2.2 约束动力学模型146

4.2.3 稳定性约束与参数优化147

4.2.4 仿真研究147

4.2.5 实验结果153

4.3 局部环境约束下的运动规划与控制157

4.3.1 仿人机器人爬楼梯时的运动方程158

4.3.2 上下楼梯的步态综合159

4.3.3 感觉回馈控制164

4.3.4 实验结果170

4.4 复杂非结构化环境约束下的运动规划与控制173

4.4.1 足迹规划的数学表述与足迹规划器173

4.4.2 基于复合足迹转换模型的确定性足迹规划方法176

4.4.3 数值规划实验及分析181

4.5 小结189

参考文献190

5 仿人机器人的步行信息感知与传感反射控制194

5.1 引论194

5.2 仿人机器人的ZMP-CoP检测系统195

5.2.1 THBIP-Ⅰ仿人机器人的CoP数学模型196

5.2.2 ZMP-CoP检测系统的组成199

5.2.3 系统准确性验证实验202

5.2.4 基于ZMP-CoP检测系统的行走实验研究203

5.3 仿人机器人的姿态检测系统211

5.3.1 捷联惯性导航系统的基本原理211

5.3.2 THBIP-Ⅰ仿人机器人姿态解算的数学模型213

5.3.3 系统组成及仿真研究221

5.4 基于传感反射的运动生成与步行控制223

5.4.1 基于传感反射的在线步态生成问题的提出224

5.4.2 初始步行模式发生器225

5.4.3 状态转换227

5.4.4 传感反射的数学描述228

5.4.5 基于传感反射步态生成的特性分析230

5.4.6 环境适应性分析235

5.5 小结238

参考文献238

6 仿人机器人的仿生控制239

6.1 引论239

6.2 全局稳定的相关问题240

6.2.1 任务空间的周期运动状态240

6.2.2 步幅分叉与关节协调241

6.3 仿生控制策略242

6.3.1 整体思路242

6.3.2 节律运动243

6.3.3 姿态保持247

6.4 步行仿真247

6.5 步行特性分析252

6.5.1 稳定性252

6.5.2 运动特性253

6.5.3 参数选择策略254

6.6 样机设计与步行实验255

6.6.1 机械结构255

6.6.2 驱动系统258

6.6.3 控制系统262

6.6.4 步行实验266

6.7 小结272

参考文献273

结束语275