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高動態雙足機器人系統設計與運動控制

  • 作者：張國騰//朱政國//李貽斌|責編:金林茹
  • 出版社：化學工業
  • ISBN：9787122510716
  • 出版日期：2026/10/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：154
人民幣：RMB 99 元      售價：元
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內容大鋼
    本書圍繞高動態雙足機器人系統的設計與運動控制展開，系統介紹了雙足機器人在機械結構設計、動力學建模與運動控制方面的關鍵理論與工程方法。全書以雙足機器人作為研究核心，重點探討其在複雜環境與高動態運動條件下實現穩定行走控制的技術路徑。本書內容由淺入深，既覆蓋雙足機器人系統設計與運動控制的核心理論與實踐方法，又通過典型擴展案例展示以雙足為運動基元的模塊化足式系統的可行性與應用前景，為足式機器人系統的體系構建與能力演化提供了一種新的研究視角與技術框架，希望能夠為面向救援、工業探測等複雜任務場景的新一代智能機器人裝備提供技術基礎。
    本書適合從事機器人技術相關工作的工程技術人員閱讀，也可供高等院校機器人工程、智能製造工程、機械電子工程等相關專業師生參考。
作者介紹
張國騰//朱政國//李貽斌|責編:金林茹
目錄
第1章  緒論
  1.1  背景與意義
  1.2  雙足機器人研究現狀
    1.2.1  國外雙足機器人研究現狀
    1.2.2  國內雙足機器人研究現狀
    1.2.3  雙足機器人控制演算法研究現狀
    1.2.4  模塊化拼接機器人研究現狀
    1.2.5  模塊化拼接機器人控制方法現狀
  1.3  雙足機器人系統發展挑戰
  1.4  本書主要內容及章節安排
  參考文獻
第2章  基於雙足模塊的2N足機器人系統設計與建模
  2.1  概述
  2.2  設計需求分析
  2.3  最小拼接模塊設計
    2.3.1  高扭矩密度驅動器
    2.3.2  輕量化腿足機構設計
    2.3.3  機載控制系統設計
  2.4  機器人系統集成
    2.4.1  最小拼接模塊集成
    2.4.2  拼接機構設計
    2.4.3  模塊化拼接2N足機器人系統集成
  2.5  系統建模
    2.5.1  空間向量定義及坐標系說明
    2.5.2  雙足模塊運動學建模
    2.5.3  雙足模塊動力學建模
    2.5.4  模塊化拼接2N足機器人系統建模
  本章小結
  參考文獻
第3章  基於虛擬模型與全身控制的雙足模塊行走控制
  3.1  概述
  3.2  基於足底力優化的虛擬模型控制
  3.3  基於卡爾曼濾波演算法的狀態估計器設計
  3.4  步態規劃器
  3.5  基於零空間映射的全身控制
  3.6  模擬實驗與數據分析
    3.6.1  高速奔跑
    3.6.2  上下台階測試
  3.7  物理樣機實驗
    3.7.1  高速奔跑
    3.7.2  抗衝擊測試
    3.7.3  多步態行走
    3.7.4  上下斜坡實驗
    3.7.5  地形適應能力測試
  本章小結
  參考文獻
第4章  基於本體感知的雙足模塊擾動抵抗控制
  4.1  概述
  4.2  基於本體感知的交互力估計
  4.3  基於加速度信號的擾動估計

  4.4  擾動抵抗控制
    4.4.1  基於擾動補償的質心規劃器
    4.4.2  約束鬆弛全身控制
  4.5  模擬實驗與數據分析
    4.5.1  濾波方案比較
    4.5.2  雜訊抑制測試
    4.5.3  實時擾動估計
  4.6  物理樣機實驗
    4.6.1  負載感知測試
    4.6.2  抗衝擊測試
  本章小結
  參考文獻
第5章  基於狀態觀測器的雙足模塊模型預測控制
  5.1  概述
  5.2  狀態反饋模型預測控制
    5.2.1  單剛體動力學模型
    5.2.2  狀態觀測器設計
    5.2.3  基於輸入變化量的二次規劃
    5.2.4  模型預測控制器設計
  5.3  觀測器性能分析
  5.4  控制器穩定性分析
  5.5  模擬實驗與數據分析
    5.5.1  抗衝擊測試
    5.5.2  負重行走
    5.5.3  優化方案對比測試
  5.6  實驗驗證
    5.6.1  抗衝擊測試
    5.6.2  負重行走
    5.6.3  多地形行走測試
  本章小結
  參考文獻
第6章  基於啟髮式參考的雙足模塊魯棒靈活行走
  6.1  概述
  6.2  魯棒行走訓練框架
    6.2.1  演算法框架設計
    6.2.2  啟髮式參考設計
    6.2.3  狀態-動作空間設計
    6.2.4  獎勵函數設計
    6.2.5  演算法訓練細節
  6.3  模擬訓練實驗
    6.3.1  訓練效率
    6.3.2  估計網路準確性
  6.4  物理平台實驗
    6.4.1  全向運動
    6.4.2  參考軌跡優化分析
    6.4.3  推動恢復
    6.4.4  不平坦地形適應能力
    6.4.5  牽引能力
  本章小結
  參考文獻

第7章  融合特權信息的雙足模塊魯棒靈活行走訓練框架
  7.1  概述
  7.2  演算法框架設計
    7.2.1  策略訓練
    7.2.2  策略微調
    7.2.3  其他細節
  7.3  狀態-動作空間設計
    7.3.1  策略訓練階段
    7.3.2  策略微調階段
  7.4  實驗驗證
    7.4.1  實驗配置
    7.4.2  質量擾動實驗
    7.4.3  光滑地面實驗
    7.4.4  雪地實驗
  本章小結
  參考文獻
第8章  模塊化拼接2N足機器人協同運動控制
  8.1  概述
  8.2  基於目標識別的動態拼接控制
    8.2.1  問題描述
    8.2.2  動態拼接控制
  8.3  基於分散式控制的協同運動控制方法
    8.3.1  自適應速度調節
    8.3.2  步態生成方法
    8.3.3  協同轉向控制
    8.3.4  地形適應
  8.4  模擬實驗與數據分析
    8.4.1  多步態行走
    8.4.2  協同轉向測試
    8.4.3  上下斜坡
  8.5  樣機實驗
    8.5.1  動態拼接實驗
    8.5.2  負載能力測試
    8.5.3  多地形行走
    8.5.4  爬坡測試
  本章小結
  參考文獻

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