腿足機(jī)器人運(yùn)動控制原理與仿真實踐教程（陳騰）
定 價：49.8 元
- 作者：陳騰、榮學(xué)文、李彬 編著
- 出版時間：2025/3/1
- ISBN：9787122466259
- 出 版 社：化學(xué)工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP242
- 頁碼：200
- 紙張：
- 版次：01
- 開本：16開
本書按照關(guān)節(jié)、單腿、機(jī)器人整機(jī)的順序系統(tǒng)性地介紹腿足機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃、建�？刂频葍�(nèi)容。全書內(nèi)容被精心設(shè)計成多章，每章都包含知識和仿真實驗兩個部分：知識部分，從基礎(chǔ)的運(yùn)動學(xué)建模講起，逐步深入到PID控制、SLIP模型控制、模型預(yù)測控制（MPC）、全身動力學(xué)控制等腿足機(jī)器人先進(jìn)的控制方法；仿真實驗部分，每個工程項目提供了詳細(xì)的指導(dǎo)，包括Webots環(huán)境的熟悉、機(jī)器人模型的搭建、控制器的創(chuàng)建以及仿真驗證調(diào)試等。通過本書的學(xué)習(xí)，讀者能夠系統(tǒng)地掌握腿足機(jī)器人運(yùn)動控制的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)，并通過仿真實踐提升機(jī)器人自主運(yùn)動等方面的專業(yè)技能。
本書是高等院校機(jī)器人工程、機(jī)械電子工程等專業(yè)的教材，同時也適合從事機(jī)器人研究的相關(guān)人員閱讀。
陳騰，博士，山東大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院實驗師，主要研究仿生腿足機(jī)器人運(yùn)動控制、感知導(dǎo)航以及強(qiáng)化學(xué)習(xí)，山東省青創(chuàng)團(tuán)隊“智能輪足人形機(jī)器人創(chuàng)新團(tuán)隊”負(fù)責(zé)人；主持/參與國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、863項目等10余項項目，獲山東省技術(shù)發(fā)明二等獎1項、中國自動化學(xué)會技術(shù)發(fā)明二等獎1項、山東自動化學(xué)會技術(shù)發(fā)明獎一等獎1項，在JFR、RAL、RAS以及ICRA、IROS等機(jī)器人期刊和會議發(fā)表論文20篇，申請/授權(quán)發(fā)明專利10余項。
第1章 Webots環(huán)境熟悉與簡單模型搭建 001
1.1 Webots環(huán)境與模型搭建知識部分 002
1.1.1 Webots安裝 002
1.1.2 仿真環(huán)境認(rèn)識 005
1.1.3 機(jī)器人模型搭建 006
1.1.4 機(jī)器人控制器創(chuàng)建 017
1.2 Webots環(huán)境與模型搭建仿真實驗部分 021
思考與作業(yè) 026
參考文獻(xiàn) 026
本章附錄 026
第2章 單腿運(yùn)動控制 031
2.1 單腿運(yùn)動控制知識部分 032
2.1.1 單腿運(yùn)動學(xué)建模 032
2.1.2 單腿運(yùn)動控制方法 036
2.2 單腿運(yùn)動控制仿真實驗部分 039
2.2.1 模型搭建 039
2.2.2 程序框架分析 043
2.2.3 位置控制 044
2.2.4 PD控制 045
2.2.5 位置阻抗控制 046
2.2.6 基于虛擬模型的主動柔順控制 046
思考與作業(yè) 048
參考文獻(xiàn) 048
本章附錄 048
第3章 基于SLIP的3D單腿穩(wěn)定控制 051
3.1 基于SLIP的3D單腿穩(wěn)定控制知識部分 052
3.1.1 背景知識 052
3.1.2 “三段式”控制 053
3.1.3 平面單腿控制算法 054
3.1.4 三維平面內(nèi)單腿控制算法 057
3.1.5 單腿替代控制方案 058
3.2 基于SLIP的3D單腿穩(wěn)定控制仿真實驗部分 061
3.2.1 仿真模型構(gòu)建 061
3.2.2 代碼分析 062
3.2.3 仿真驗證 067
思考與作業(yè) 068
參考文獻(xiàn) 068
第4章 四足機(jī)器人全身位姿運(yùn)動控制 069
4.1 四足機(jī)器人全身位姿運(yùn)動控制知識部分 070
4.1.1 位姿全身調(diào)整分析 070
4.1.2 URDF文件簡介 072
4.2 四足機(jī)器人全身位姿運(yùn)動控制仿真實驗部分 076
4.2.1 仿真模型構(gòu)建 076
4.2.2 代碼講解 078
4.2.3 仿真步驟 082
思考與作業(yè) 083
參考文獻(xiàn) 084
本章附錄 084
第5章 四足機(jī)器人步態(tài)運(yùn)動規(guī)劃 089
5.1 四足機(jī)器人步態(tài)運(yùn)動規(guī)劃知識部分 090
5.1.1 運(yùn)動學(xué)建模 090
5.1.2 四足典型步態(tài) 092
5.1.3 步態(tài)運(yùn)動規(guī)劃 094
5.1.4 足端位置控制 097
5.2 四足機(jī)器人步態(tài)運(yùn)動規(guī)劃仿真實驗部分 098
5.2.1 仿真模型構(gòu)建 098
5.2.2 代碼分析 099
5.2.3 仿真驗證 102
思考與作業(yè) 103
參考文獻(xiàn) 103
第6章 基于SLIP模型的四足機(jī)器人運(yùn)動控制 105
6.1 基于SLIP模型的四足機(jī)器人運(yùn)動控制知識部分 106
6.1.1 姿態(tài)穩(wěn)定性分析 106
6.1.2 Trot步態(tài)控制器 109
6.1.3 轉(zhuǎn)向控制方法 111
6.1.4 基于虛擬模型的腿部運(yùn)動控制 112
6.2 基于SLIP模型的四足機(jī)器人運(yùn)動控制仿真實驗部分 113
6.2.1 仿真模型構(gòu)建 113
6.2.2 代碼分析 113
6.2.3 仿真驗證 118
思考與作業(yè) 119
參考文獻(xiàn) 119
本章附錄 119
第7章 四足機(jī)器人全身虛擬模型控制 121
7.1 四足機(jī)器人全身虛擬模型控制知識部分 122
7.1.1 虛擬模型建模 122
7.1.2 支撐相虛擬模型 122
7.1.3 支撐相最優(yōu)力分配 124
7.1.4 擺動相模型控制 125
7.2 四足機(jī)器人全身虛擬模型控制仿真實驗部分 127
7.2.1 仿真模型構(gòu)建 127
7.2.2 代碼分析 128
7.2.3 仿真驗證 134
思考與作業(yè) 135
參考文獻(xiàn) 135
第8章 四足機(jī)器人模型預(yù)測控制 137
8.1 四足機(jī)器人模型預(yù)測控制知識部分 138
8.1.1 簡化機(jī)器人動力學(xué)建模 138
8.1.2 狀態(tài)空間構(gòu)建 139
8.1.3 模型預(yù)測控制器設(shè)計 141
8.1.4 狀態(tài)估計器設(shè)計 142
8.1.5 腿部控制器設(shè)計 144
8.1.6 步態(tài)規(guī)劃與切換 145
8.2 四足機(jī)器人模型預(yù)測控制仿真實驗部分 147
8.2.1 仿真模型構(gòu)建 147
8.2.2 代碼分析 147
8.2.3 仿真驗證 157
思考與作業(yè) 158
參考文獻(xiàn) 158
第9章 MPC+WBC運(yùn)動控制 159
9.1 MPC+WBC運(yùn)動控制知識部分 160
9.1.1 WBC方法 160
9.1.2 地形適應(yīng)策略 162
9.2 MPC+WBC運(yùn)動控制仿真實驗部分 163
9.2.1 仿真模型 163
9.2.2 程序解析 165
思考與作業(yè) 166
參考文獻(xiàn) 166
第10章 基于MPC與視覺感知的巡線 167
10.1 基于MPC與視覺感知的巡線知識部分 168
10.2 基于MPC與視覺感知的巡線仿真實驗部分 169
10.2.1 視覺傳感器構(gòu)建 169
10.2.2 程序解析 172
思考與作業(yè) 174
第11章 基于GPU并行訓(xùn)練的強(qiáng)化學(xué)習(xí) 175
11.1 基于GPU并行訓(xùn)練的強(qiáng)化學(xué)習(xí)知識部分 176
11.1.1 強(qiáng)化學(xué)習(xí)基本理論 176
11.1.2 共性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練框架簡介 180
11.1.3 基于PPO的腿足機(jī)器人訓(xùn)練方法 181
11.2 基于GPU并行訓(xùn)練的強(qiáng)化學(xué)習(xí)仿真實驗部分 187
11.2.1 環(huán)境配置 187
11.2.2 程序解析 192
11.2.3 仿真驗證 195
11.2.4 物理樣機(jī)驗證 197
思考與作業(yè) 200
參考文獻(xiàn) 200
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