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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。

从古希腊诗人Homeros的长篇叙事诗 《伊利亚特》中用黄金铸造出的美丽聪颖侍女,到现代科幻小说和电影中的机器战警,人类一直延续着一个美丽的梦想: “制造一种像人一样的智能自动机器,代替人完成各种工作,乃至最终成为人类不可或缺的伙伴和朋友!”对这一梦想的追求,始终激励着世界各国一代又一代能工巧匠、技术人员和科学家们的不懈探索和努力,渴望将美丽的神话变为现实。 这种艰苦,进展缓慢,也似乎不见尽头,至20世纪90年代末终于出现了一片曙光,基于Vukobratovic等人在1969年后陆续提出的仿人双足行走ZMP(zero moment point)稳定性基础理论与步行协调控制基本方法,日本本田公司经过长达十数载的潜心研究,于1996年后相继推出了P2,P3和ASIMO等3款仿人形双足行走机器人,其在“双足行走行为类人”方面的技术突破,将人类的人形机器人梦想与实现技术紧密地连接在了一起。此后至今10余年过去了,世界各国的高等研究机构、大学和工业界相继推出了能够在特定环境中实现双足稳定性行走和完成更复杂运动动作,以及具有更丰富人类智慧能力的各种仿人双足行走机器人系统,虽然这种“类人的行为”还比较基本和不够完美,与人形机器人完全融入人类社会的需求还存在相当大的距离,但人类的美丽梦想成为现实已经不再遥遥不可及,前景浮现出了一片光明! 仿人形机器人,简称仿人机器人(humanoid robot),其“仿人”的本质在于此类高级机器人具有类人的感知、决策、行为和交互能力,即它不仅需要具有类人的形体和外观、类人的知觉和感官功能、类人的大脑思维与控制能力,更需要具备“行为的类人特征”,这一特征的...

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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

2.2.1THBIP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

3.2.1ZMP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... 查看详情

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