四足仿生机器人基本原理及开发教程(机器人科学与技术丛书)

第1章绪论
1.1四足机器人的发展现状
1.2四足机器人的发展趋势
习题
第2章四足机器人运动学分析
2.1机器人运动学基础
2.1.1点的齐次坐标
2.1.2平面的齐次坐标
2.1.3旋转矩阵
2.1.4旋转齐次变换
2.1.5平移齐次变换
2.1.6齐次变换矩阵
2.2齐次变换矩阵性质
2.2.1齐次变换矩阵相乘
2.2.2齐次变换矩阵的相对性
2.2.3齐次变换矩阵的可逆性
2.2.4齐次变换矩阵的封闭性
2.3机器人连杆参数和连杆坐标系
2.3.1关节和连杆
2.3.2连杆坐标系定义
2.3.3基于D H方法的连杆坐标系和变换矩阵
2.4基于D H坐标系的四足机器人运动学建模
2.4.1四足机器人运动学分析
2.4.2右前腿的运动学分析
2.4.3右后腿的运动学分析
习题
第3章四足机器人雅可比矩阵与静力学
3.1微分运动与广义速度
3.1.1微分变换
3.1.2微分运动
3.1.3坐标系间的微分关系
3.2雅可比矩阵
3.3四足机器人雅可比矩阵的一般求解方法
3.3.1基于矢量积法的雅可比矩阵计算方法
3.3.2基于微分变换法的雅可比矩阵计算方法
3.3.3基于连杆速度法的雅可比矩阵计算方法
3.3.4雅可比矩阵计算方法的比较
3.4静态力
3.4.1坐标系之间力的变换
3.4.2力雅可比矩阵
3.4.3雅可比矩阵的奇异性
习题
第4章四足机器人动力学分析
4.1机器人动力学数学基础
4.2动能和势能
4.3惯性参数
4.3.1转动惯量
4.3.2惯性张量
4.4机器人动力学建模方法
4.4.1拉格朗日法
4.4.2牛顿欧拉法
4.4.3机器人动力学方程的性质
4.5四足机器人简化动力学推导
习题
第5章四足机器人步态规划基础理论
5.1步态规划的基本概念
5.2静步态规划方法
5.3动步态规划方法
5.4机器人轨迹规划与步态生成
5.4.1机器人轨迹规划
5.4.2机器人步态生成方法
习题
第6章四足机器人路径规划算法
6.1地图创建与地形识别
6.2全局路径规划算法
6.2.1栅格法
6.2.2可视图法
6.2.3A*算法
6.2.4快速扩展随机树算法
6.2.5BiDirectional快速扩展随机树算法
6.3局部路径规划算法
6.3.1人工势场法
6.3.2神经网络法
习题
第7章机器人的基本控制方法
7.1控制预备知识介绍
7.2机器人的控制方法及仿真分析
7.2.1机器人动力学模型
7.2.2机器人控制方法和控制器设计
习题
第8章四足机器人稳定性判定方法
8.1四足机器人步态选择策略
8.2四足机器人稳定性基本概念
8.2.1稳定裕度
8.2.2占空比
8.2.3阻力系数
8.3静态稳定性判定方法
8.4动态稳定性判定方法
习题
第9章四足机器人结构设计与安装流程
9.1四足机器人结构设计
9.2四足机器人安装流程
9.2.1电机的装配
9.2.2腿部机构的装配
9.2.3关节模组的装配
9.2.4躯干的装配
9.2.5腿部整体安装
习题
第10章四足机器人硬件和电路结构介绍
10.1执行器
10.2动力源
10.3UP board
10.4遥控器
10.5SPIne信号转接板
10.6接线转接板
习题
第11章基于模型预测控制的四足机器人全身运动控制方法
11.1模型预测控制基础知识介绍
11.2MPC控制策略在四足机器人中的应用
11.3四足机器人整体运动控制框架
11.3.1一般四足机器人整体运动控制框架
11.3.2基于MPC的四足机器人运动控制框架
11.4基于MPC的动态运动控制
11.4.1MPC控制框架
11.4.2机器人躯干简化动力学建模
11.4.3MPC实现
11.5基于MPC方法的运动规划
11.5.1步态规划
11.5.2足端轨迹规划
11.5.3基于MPC方法的步态切换
11.5.4基于MPC的四足机器人斜坡地形的姿态调整
11.6基于Webots软件平台的MPC方法仿真验证
11.6.1Ubuntu下Webots仿真环境搭建
11.6.2多步态运动
11.6.3斜坡地形测试
11.7基于四足机器人物理平台的MPC方法实现验证
习题
第12章四足机器人运动控制程序框架介绍
12.1机器人建模程序
12.1.1机器人模型参数设置
12.1.2质心动力学模型
12.1.3浮基座动力学模型
12.2机器人信息数据输入
12.3机器人运动轨迹规划
12.3.1步态序列规划
12.3.2摆动腿轨迹规划
12.3.3机器人状态轨迹规划
12.4机器人控制器设计
12.4.1MPC控制器
12.4.2WBC控制器
12.4.3腿部控制器
12.4.4关节电机控制器
12.5状态估计器
习题
第13章四足机器人实验仿真与验证
13.1Ubuntu系统环境配置与软件安装实验
13.2四足机器人上位机代码编译与运行仿真实验
13.3实体机器人运行实验
13.4trot步态设计及实验验证
13.5bound步态设计及实验验证
13.6pace步态设计及验证实验
13.7walk步态设计及验证实验
13.8后空翻步态设计与运行实验
13.9四足机器人斜坡自适应调整实验
13.10循迹测试实验
13.11障碍物识别跟踪实验
参考文献1166777899101013141415161616171721212227333434343436383940434649515152535455555556565858596065667172727475767678868787888991929393959596100101101102103105135136136137137138138138139143144144147147157163166167168169170176179181184192193194194195195195195196196202205209209211211211214214224226227229230230230231232233235235237238238238242247248249250251251254257259261264266269271274281289