清华大学学术专著 仿人机器人理论与技术
作者：陈恳，付成龙著
出版时间：2010年版
丛编项： 清华大学学术专著
内容简介
本书是清华大学机器人及其自动化实验室在仿人机器人领域多年研究成果的总结。它系统介绍了仿人机器人的基本原理及主要技术，主要内容包括： 仿人机器人概论； 仿人步行的数学表示方法； 仿人机器人的稳定性理论； 仿人机器人的运动规划； 仿人机器人的步行信息感知与传感反射控制； 仿人机器人的仿生控制。本书可供从事足式移动机器人研究的科研人员、相关专业的研究生或本科高年级学生使用。
目录
1 仿人机器人概论
1.1 仿人机器人的基本概念
1.1.1 自由度配置
1.1.2 驱动方式
1.1.3 足部机构
1.1.4 传感器
1.2 仿人机器人的发展历程及现状
1.2.1 主动型仿人机器人的发展历程及现状
1.2.2 被动型仿人机器人的发展历程及现状
1.3 存在的挑战
1.4 本书各章节的内容安排
参考文献
2 仿人步行的数学表示方法
2.1 引论
2.2 仿人机器人的运动学建模
2.2.1 THBIP-Ⅰ仿人机器人
2.2.2 坐标系定义与方向余弦矩阵
2.2.3 位置模型
2.2.4 各刚体的角速度
2.2.5 各刚体的角加速度
2.2.6 各刚体的质心速度
2.2.7 各刚体的质心加速度
2.3 仿人机器人的动力学建模
2.3.1 正向动力学求解——拉格朗日方法
2.3.2 逆向动力学求解——牛顿-欧拉方法
2.3.3 动力学问题的符号自动推导
2.4 地面碰撞建模
2.4.1 碰撞的假设条件
2.4.2 碰撞过程推导
2.5 仿人机器人的整体步行模型
2.5.1 变维数混杂自动机
2.5.2 若干假设
2.5.3 正常平地前向步行的可能形式
2.6 小结
参考文献
3 仿人机器人的稳定性理论
3.1 引论
3.2 现有的步行稳定性判据及其局限性
3.2.1 ZMP稳定性判据
3.2.2 庞加莱回归映射稳定性理论
3.2.3 质心角动量判据
3.3 双足步行稳定性及其降维方法
3.3.1 双足步行稳定性的直观表述及其数学定义
3.3.2 生成不摔倒运动的方法
3.3.3 双足步行稳定性的降维原理和降维方法
3.3.4 降维后的任务空间模型
3.4 任务空间的稳定性判据
3.4.1 任务空间模型的基本假设与若干定义
3.4.2 截面序列及其与混杂状态轨线的等价性
3.4.3 截面映射及其同胚的解析形式
3.4.4 截面映射稳定性判据
3.4.5 有脚双足机器人的仿真算例
3.5 稳定性判据的应用(一)： 行走模式规划
3.5.1 欠驱动双足机器人的步行数学模型
3.5.2 参数化的行走模式
3.5.3 行走性能指标及其图集
3.5.4 基于指标图集的行走模式规划
3.5.5 实验结果
3.6 稳定性判据的应用(二)： 行走模式转换
3.6.1 行走模式一步转换
3.6.2 行走模式多步转换
3.6.3 实验结果
3.7 小结
参考文献
4 仿人机器人的运动规划
5 仿人机器人的步行信息感知与传感反射控制
6 仿人机器人的仿生控制
结束语
