足式机器人生物控制方法与应用PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1．1　机器人的足式运动 1

1．1．1　步行理论 1

1．1．2　常用运动控制方法 2

1．2　机器人生物控制方法 5

1．2．1　生物学基础 5

1．2．2　基本方法 6

1．2．3　主要特点 6

1．2．4　主要研究课题 8

1．3　机器人生物控制方法的研究及应用现状 9

1．3．1　国内外研究现状 10

1．3．2　开放性问题 20

第2章　动物运动的神经控制机理 22

2．1　动物的运动 22

2．2　骨骼-肌肉运动系统 24

2．3　运动控制神经系统 26

2．3．1　高级神经中枢 27

2．3．2　中枢模式发生器 28

2．3．3　生物反射 31

第3章　机器人生物控制的理论基础 34

3．1　CPG模型的演变 34

3．1．1　神经元模型 34

3．1．2　耦合的神经元振荡器模型 36

3．1．3　CPG神经网络模型 37

3．2　CPG模型参数特性 43

3．2．1　输出 44

3．2．2　输入 46

3．2．3　初值 49

3．2．4　连接权重矩阵 52

3．2．5　时间常数 53

3．2．6　互抑系数、疲劳系数 56

3．2．7　反馈项 58

3．3　CPG控制系统设计思路 62

第4章　基于CPG的足式机器人步态理论与方法 64

4．1　CPG网络拓扑结构 65

4．2　四足机器人典型步态 67

4．2．1　小跑步态 67

4．2．2　行走步态 68

4．2．3　遛步步态 68

4．2．4　奔跑步态 69

4．3　步态转换 70

4．3．1　动物的步态转换 71

4．3．2　CPG实现步态转换 73

4．3．3　机器人步态转换方法与步骤 78

4．4　负荷因子的调节 79

第5章　生物反射建模理论与方法 81

5．1　反射组织体系 83

5．2　屈肌反射 85

5．2．1　动物的越障运动 86

5．2．2　屈肌反射的建模 88

5．3　前庭反射 94

5．3．1　动物的坡面运动 94

5．3．2　机器人坡面运动分析 96

5．3．3　前庭反射的建模 97

5．4　踏空反射 104

5．4．1　沟壑地形 104

5．4．2　台阶地形 106

5．5　其他生物反射 107

第6章　足式机器人机构设计与运动规划 109

6．1　动物的腿结构与机器人机构仿生 109

6．2　机器人腿结构 111

6．2．1　开链式腿结构 112

6．2．2　闭链式腿结构 117

6．2．3　弹性腿结构 118

6．3　多自由度运动设计 121

6．3．1　动物的肢体运动规律 122

6．3．2　多自由度的降阶控制 122

6．3．3　运动映射函数设计 124

第7章　机器人节律运动动力学仿真 133

7．1　虚拟样机技术 133

7．1．1　ADAMS的主要组件 134

7．1．2　ADAMS建模、仿真步骤 134

7．1．3　ADAMS和其他软件之间的数据交换 135

7．2　四足机器人动力学仿真实例 135

7．2．1　建立四足机器人虚拟样机 136

7．2．2　典型节律步态运动仿真 142

7．2．3　自适应运动仿真 148

第8章　基于生物控制方法的四足机器人系统设计实例 152

8．1　四足机器人Biosbot-Ⅰ 152

8．2　四足机器人控制系统 155

8．2．1　机器人生物控制系统设计的理论依据 156

8．2．2　运动控制系统设计需求 157

8．2．3　整体方案 158

8．2．4　硬件选型与实现 158

8．2．5　软件设计与实现 164

8．3　典型运动实例 171

8．3．1　节律步态与步态转换 171

8．3．2　自适应运动 179

8．4　四足机器人Biosbot-Ⅳ 191

8．4．1　闭链腿结构 191

8．4．2　腿结构运动学分析 191

8．4．3　腿结构动态静力学分析 193

8．4．4　腿结构优化 195

8．4．5　弹性腿结构 196

8．4．6　Biosbot-Ⅳ样机及运动实验 197

参考文献 201

索引 212