內容大鋼
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，每章都包含知識和模擬實驗兩個部分：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；模擬實驗部分，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、控制器的創建以及模擬驗證調試等。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，並通過模擬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。
目錄
第1章 Webots環境熟悉與簡單模型搭建
1.1 Webots環境與模型搭建知識部分
1.1.1 Webots安裝
1.1.2 模擬環境認識
1.1.3 機器人模型搭建
1.1.4 機器人控制器創建
1.2 Webots環境與模型搭建模擬實驗部分
思考與作業
參考文獻
本章附錄
第2章 單腿運動控制
2.1 單腿運動控制知識部分
2.1.1 單腿運動學建模
2.1.2 單腿運動控制方法
2.2 單腿運動控制模擬實驗部分
2.2.1 模型搭建
2.2.2 程序框架分析
2.2.3 位置控制
2.2.4 PD控制
2.2.5 位置阻抗控制
2.2.6 基於虛擬模型的主動柔順控制
思考與作業
參考文獻
本章附錄
第3章 基於SLIP的3D單腿穩定控制
3.1 基於SLIP的3D單腿穩定控制知識部分
3.1.1 背景知識
3.1.2 「三段式」控制
3.1.3 平面單腿控制演算法
3.1.4 三維平面內單腿控制演算法
3.1.5 單腿替代控制方案
3.2 基於SLIP的3D單腿穩定控制模擬實驗部分
3.2.1 模擬模型構建
3.2.2 代碼分析
3.2.3 模擬驗證
思考與作業
參考文獻
第4章 四足機器人全身位姿運動控制
4.1 四足機器人全身位姿運動控制知識部分
4.1.1 位姿全身調整分析
4.1.2 URDF文件簡介
4.2 四足機器人全身位姿運動控制模擬實驗部分
4.2.1 模擬模型構建
4.2.2 代碼講解
4.2.3 模擬步驟
思考與作業
參考文獻
本章附錄
第5章 四足機器人步態運動規劃
5.1 四足機器人步態運動規劃知識部分
5.1.1 運動學建模
5.1.2 四足典型步態
5.1.3 步態運動規劃
5.1.4 足端位置控制
5.2 四足機器人步態運動規劃模擬實驗部分
5.2.1 模擬模型構建
5.2.2 代碼分析
5.2.3 模擬驗證
思考與作業
參考文獻
第6章 基於SLIP模型的四足機器人運動控制
6.1 基於SLIP模型的四足機器人運動控制知識部分
6.1.1 姿態穩定性分析
6.1.2 Trot步態控制器
6.1.3 轉向控制方法
6.1.4 基於虛擬模型的腿部運動控制
6.2 基於SLIP模型的四足機器人運動控制模擬實驗部分
6.2.1 模擬模型構建
6.2.2 代碼分析
6.2.3 模擬驗證
思考與作業
參考文獻
本章附錄
第7章 四足機器人全身虛擬模型控制
7.1 四足機器人全身虛擬模型控制知識部分
7.1.1 虛擬模型建模
7.1.2 支撐相虛擬模型
7.1.3 支撐相最優力分配
7.1.4 擺動相模型控制
7.2 四足機器人全身虛擬模型控制模擬實驗部分
7.2.1 模擬模型構建
7.2.2 代碼分析
7.2.3 模擬驗證
思考與作業
參考文獻
第8章 四足機器人模型預測控制
8.1 四足機器人模型預測控制知識部分
8.1.1 簡化機器人動力學建模
8.1.2 狀態空間構建
8.1.3 模型預測控制器設計
8.1.4 狀態估計器設計
8.1.5 腿部控制器設計
8.1.6 步態規劃與切換
8.2 四足機器人模型預測控制模擬實驗部分
8.2.1 模擬模型構建
8.2.2 代碼分析
8.2.3 模擬驗證
思考與作業
參考文獻
第9章 MPC+WBC運動控制
9.1 MPC+WBC運動控制知識部分
9.1.1 WBC方法
9.1.2 地形適應策略
9.2 MPC+WBC運動控制模擬實驗部分
9.2.1 模擬模型
9.2.2 程序解析
思考與作業
參考文獻
第10章 基於MPC與視覺感知的巡線
10.1 基於MPC與視覺感知的巡線知識部分
10.2 基於MPC與視覺感知的巡線模擬實驗部分
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