Modeling and Control for Efficient Bipedal Walking Robots pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Duindam, Vincent/ Stramigioli, Stefano

出品人:

页数:211

译者:

出版时间:

价格:842.00

装帧:

isbn号码:9783540899174

丛书系列:

图书标签:

• Bipedal Robots
• Walking Robots
• Control Theory
• Modeling
• Robotics
• Dynamic Systems
• Optimization
• Humanoid Robots
• Motion Planning
• Control Algorithms

好的，这是一本关于机器人学与仿生技术的图书简介，重点关注于高效能的足式机器人运动控制，但不涉及您提到的特定书籍内容。 --- 图书名称： 《仿生足式机器人：动力学建模、感知融合与智能控制前沿》 内容概述： 本书系统深入地探讨了仿生足式机器人在复杂、非结构化环境下的运动规划、动力学建模、环境感知与智能控制的核心技术。随着机器人技术向更具适应性和自主性的方向发展，足式机器人因其卓越的越障能力和地形适应性，已成为当前机器人研究的热点。本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，涵盖从理论基础到前沿应用的多个关键领域。 第一部分：足式机器人动力学与运动学基础 本部分奠定了理解和设计高效能足式机器人的理论基石。内容详述了机器人运动学和逆运动学的解析方法，特别是针对多连杆机械腿的几何约束和雅可比矩阵的推导。在此基础上，深入剖析了牛顿-欧拉法和拉格朗日法在推导足式机器人复杂动力学模型中的应用。重点讨论了如何建立精确的、考虑地面接触力和摩擦力的全机体重心动力学模型，这是实现稳定运动控制的前提。此外，书中还探讨了足端轨迹规划的几何约束，以及如何利用模型的非线性特性进行控制设计。 第二部分：环境感知与状态估计 高效的足式机器人运动依赖于对自身状态和周围环境的精确理解。本部分聚焦于机器人感知系统的构建与数据处理。详细介绍了各类传感器（如惯性测量单元IMU、激光雷达LiDAR、深度相机、力/扭矩传感器）的工作原理及其在足式机器人中的集成方法。内容涵盖了先进的状态估计算法，如扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）以及基于粒子滤波的定位技术，旨在实现高频、高精度的机器人姿态、速度和位置估计。此外，书中还专门论述了地形感知和三维环境重建技术，为机器人在未知环境中的自主导航提供关键信息支持。 第三部分：足端接触力控制与地面交互 地面接触是足式机器人运动中最具挑战性的环节。本书对足端力控制进行了详尽的阐述。首先，介绍了如何利用地面反作用力（GRF）模型进行稳定步态的生成。接着，深入探讨了力/位置混合控制策略，包括阻抗控制和导纳控制在足端与地面交互中的应用，确保机器人在接触瞬间的平稳性和安全性。书中还引入了接触动力学模型，分析了足端冲击、滑动和摩擦的物理机理，并提出了基于接触力反馈的步态调整方法，以应对不同地面摩擦系数和刚度的变化。 第四部分：步态规划与整体运动控制 步态是足式机器人运动的灵魂。本部分致力于构建高效、鲁棒的步态生成与运动控制框架。内容涵盖了经典的基于零力矩点（ZMP）和基于质心轨迹规划的稳定步态生成算法，并将其扩展到非平坦地形和动态运动场景。书中详细介绍了零力矩面（ZMP）在足式机器人中的推广形式——支持多边形（Support Polygon）和全身质量中心轨迹（CoM Trajectory）的优化方法。针对动态行走，书中引入了模型预测控制（MPC）框架，用于实时在线优化机器人的全身运动轨迹，以应对外部扰动和环境变化，实现高动态的行走、奔跑和跳跃等复杂动作。 第五部分：面向非结构化环境的自主决策与导航 在实际应用中，机器人需要在未知的、复杂的环境中自主导航。本部分关注机器人的高级决策和路径规划能力。介绍了基于强化学习（RL）的步态策略学习方法，机器人可以在与环境的交互中自主发现最优的运动模式。同时，书中也涵盖了传统规划方法，如A、RRT算法在足式机器人足点选择和路径规划中的应用。重点讨论了如何融合地形感知数据，进行局部路径重规划和步态适应性调整，使机器人在碎石、台阶和坡道等复杂地形上保持高效稳定。 第六部分：前沿技术与未来展望 本书最后一部分展望了足式机器人领域的前沿研究方向。深入探讨了柔顺驱动器（Series Elastic Actuators, SEA）在提高行走效率和地面适应性方面的作用，以及如何通过结构优化来降低机器人的质量惯量。此外，还讨论了深度学习在机器人感知与控制中的潜力，包括使用神经网络模型替代传统动力学模型进行实时控制。 目标读者： 本书适合于机器人学、控制工程、机械工程、自动化以及计算机科学等相关专业的本科生、研究生以及从事足式机器人研发的工程师和研究人员。它既可作为高校相关课程的教材或参考书，也可作为科研人员深入了解足式机器人前沿技术的工具书。通过阅读本书，读者将掌握从底层动力学建模到高层智能决策的完整技术链条，为开发新一代高性能足式机器人奠定坚实的理论和实践基础。 ---

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