《液壓驅動四足仿生機器人理論、技術與實現》是2018年11月01日科學出版社出版的圖書，作者是李貽斌、榮學文、李彬。
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書是山東大學機器人研究中心在四足機器人領域多年研究成果的總結，系統介紹了液壓驅動四足仿生機器人的基本理論和主要關鍵技術。主要內容包括：四足仿生機器人的概述；四足仿生機器人的機構設計；四足仿生機器人的運動學和動力學建模；四足仿生機器人的靜步態規劃與控制；四足仿生機器人的動步態規劃與控制；四足仿生機器人的環境感知、識別與導航；四足仿生機器人的機載液壓動力系統設計；四足仿生機器人的控制系統設計；四足仿生機器人的主動柔順運動控制；四足仿生機器人的物理樣機集成與實驗驗證。
圖書目錄
第1章 緒論 1
1.1 四足仿生機器人研究現狀 1
1.2 電驅動四足仿生機器人 2
1.3 液壓驅動四足仿生機器人 7
1.4 四足仿生機器人關鍵技術和發展趨勢 10
1.4.1 四足機器人的關鍵技術 11
1.4.2 四足機器人的發展趨勢 12
參考文獻 13
第2章 四足機器人拓撲結構分析與機構設計 17
2.1 四足機器人的拓撲結構 17
2.2 SCalf-II液壓驅動四足機器人的機構設計 18
2.2.1 機器人軀幹的設計 19
2.2.2 機器人腿關節的設計 19
2.2.3 帶彈簧緩衝的機器人小腿機構設計 21
2.2.4 液壓伺服油缸的設計 22
2.2.5 SCalf-II四足機器人仿生機構 23
參考文獻 24
第3章 運動學與動力學分析 25
3.1 四足機器人運動學建模 25
3.1.1 SCalf-II四足機器人D-H坐標系 26
3.1.2 連桿變換通式 27
3.1.3 SCalf-II四足機器人正向運動學模型 28
3.1.4 SCalf-II四足機器人逆向運動學模型 31
3.2 四足機器人動力學建模 33
3.2.1 拉格朗日方法 33
3.2.2 牛頓-歐拉方法 38
參考文獻 44
第4章 靜步態規劃與控制 46
4.1 靜步態規劃概念 46
4.2 四足機器人步態穩定性 47
4.3 連續靜步態規劃 50
4.3.1 四足機器人的邁步順序 50
4.3.2 四足機器人重心軌跡規劃 53
4.3.3 擺動足軌跡規劃 60
4.3.4 實驗與數據分析 64
4.4 非連續靜步態規劃 68
4.4.1 四足機器人的邁步順序 70
4.4.2 四足機器人姿態調整規劃 70
4.4.3 四足機器人重心軌跡規劃 72
4.4.4 擺動足軌跡規劃 75
4.4.5 實驗與數據分析 80
4.5 連續自由步態 83
4.5.1 四足機器人的邁步順序 85
4.5.2 四足機器人重心軌跡規劃 86
4.5.3 四足機器人最優落足點的選擇 91
4.5.4 擺動足擺動曲線規劃 96
4.5.5 連續自由步態的步態流程圖 96
4.5.6 實驗與數據分析 97
參考文獻 100
第5章 基於虛擬模型的動步態規劃方法 105
5.1 引言 105
5.2 四足機器人模型 107
5.3 支撐相虛擬模型控制 109
5.3.1 軀幹-支撐腿模型 109
5.3.2 軀幹運動控制 111
5.4 擺動相虛擬模型控制 112
5.4.1 擺動足運動軌跡規劃 112
5.4.2 擺動腿運動控制 114
5.5 Trot步態控制器設計 115
5.6 虛擬模型控制實驗驗證 116
5.6.1 平地行走實驗 117
5.6.2 不平坦地面行走實驗 118
5.6.3 側向衝擊實驗 120
5.7 具有四足騰空相的虛擬模型動步態規劃 122
5.7.1 Flight Trot模型簡化與控制 122
5.7.2 基於Levenberg-Marquardt方法的機器人側向運動速度控制 124
5.7.3 擺動腿動作規劃 125
5.7.4 機器人運動控制 126
5.7.5 步態切換 127
5.7.6 具有騰空相虛擬模型控制實驗驗證 128
參考文獻 132
第6章 基於解耦控制的動步態規劃方法 136
6.1 引言 136
6.2 四足機器人平面內全方位移動控制方法 137
6.2.1 四足機器人前進時的足端軌跡規劃 137
6.2.2 基於Trot步態的四足機器人全方位移動控制方法 138
6.2.3 基於足端運動速度估計的步程計設計 141
6.2.4 實驗驗證 141
6.3 四足機器人斜坡移動控制方法 143
6.3.1 四足機器人的姿態控制與支撐位置調整策略 143
6.3.2 實驗驗證 147
參考文獻 150
第7章 四足機器人環境感知、識別與導航 152
7.1 四足機器人環境感知系統 152
7.1.1 四足機器人環境感知現狀 152
7.1.2 雷射測距系統 154
7.1.3 單目視覺系統 158
7.1.4 TOF相機系統 160
7.2 四足機器人環境感知感測器校正與數據融合 162
7.2.1 感測器校正及融合原理 163
7.2.2 單目相機與雷射掃瞄器聯合標定 168
7.2.3 TOF相機校正實驗 171
7.2.4 單目相機與雷射掃瞄器聯合標定實驗 176
7.3 四足機器人地形識別與路徑規划算法研究 178
7.3.1 地圖創建與地形識別 179
7.3.2 A*算法及其改進算法原理 185
7.3.3 改進的A*算法 188
7.3.4 路徑平滑 199
7.3.5 地形識別實驗 200
7.3.6 IA*算法仿真 200
7.3.7 EA*算法仿真 205
7.4 四足機器人領航員識別與跟隨實現 206
7.4.1 移動機器人人員識別現狀 207
7.4.2 採用雷射掃瞄器的領航員識別實驗 209
7.4.3 四足機器人目標跟隨仿真 211
7.4.4 四足機器人目標跟隨實驗 214
參考文獻 215
第8章 四足機器人機載液壓動力系統設計 222
8.1 引言 222
8.2 SCalf-II機器人液壓系統原理設計 223
8.3 機載液壓動力系統參數的設計 225
8.3.1 機器人伺服油缸位移與關節變數之間的變換 225
8.3.2 關節驅動力計算 228
8.3.3 液壓動力系統流量的設計 234
8.3.4 蓄能器容積的設計 237
8.4 機載液壓動力系統的集成 238
8.5 發動機-液壓泵轉速的匹配與控制 239
8.5.1 發動機-液壓泵轉速匹配 239
8.5.2 發動機-液壓泵轉速控制 240
8.5.3 發動機-液壓伺服控制器設計 241
8.6 SCalf-II機器人運行實驗 243
參考文獻 245
第9章 四足機器人控制系統設計 247
9.1 引言 247
9.2 四足機器人控制系統的設計和實現 247
9.2.1 四足機器人集中式控制系統設計 248
9.2.2 四足機器人分散式控制系統設計 249
9.3 四足機器人控制方法實驗驗證與性能分析 250
9.3.1 實時性對比 251
9.3.2 CPU占用率對比 252
9.3.3 機器人行走測試 254
參考文獻 254
第10章 液壓驅動機器人主動柔順運動控制 256
10.1 引言 256
10.2 單腿測試平台控制系統概述 256
10.2.1 控制系統硬體電路設計 257
10.2.2 控制系統軟體設計 265
10.3 液壓伺服油缸建模 268
10.3.1 液壓力建模 269
10.3.2 摩擦力建模 270
10.3.3 液壓伺服油缸輸出力模型 271
10.3.4 關節輸出扭矩控制 271
10.4 單腿主動柔順控制 274
10.5 單腿主動柔順控制實驗 276
10.5.1 單腿柔順實驗 276
10.5.2 自由下落實驗 278
10.5.3 連續彈跳實驗 279
參考文獻 281
第11章 液壓驅動四足機器人的實驗驗證 282
11.1 引言 282
11.2 SCalf-I機器人的集成 282
11.3 SCalf-I機器人的實驗驗證 283
11.4 SCalf-II機器人的集成 284
11.5 SCalf-II機器人的實驗驗證 286
11.5.1 控制系統架構 286
11.5.2 發動機-泵轉速控制實驗 287
11.5.3 複雜地形環境適應性能測試 287
11.5.4 最快步行速度測試 288
11.5.5 加速控制性能測試 288
11.5.6 雪地、草地環境的適應性能測試 288
11.5.7 負重能力測試 289
11.6 SCalf-II機器人的升級改造和實驗 289
結束語 296
彩圖
