前言
第1章 緒論 1
1.1 被動動態行走雙足機器人的研究現狀 1
1.1.1 被動動態行走雙足機器人的研究背景 1
1.1.2 被動動態行走雙足機器人的發展現狀 2
1.1.3 被動動態行走雙足機器人的控制問題 7
1.1.4 被動動態行走雙足機器人的穩定性分析 11
1.1.5 存在的主要問題 13
1.2 本書的主要內容與章節安排 14
1.2.1 研究目標及主要研究內容 14
1.2.2 科研專案資助情況 14
1.2.3 章節安排 14
參考文獻 15
第2章 被動動態行走雙足機器人的動力學建模 25
2.1 引言 25
2.2 無膝關節的雙足步行機器人的動力學建模 26
2.2.1 模型描述 26
2.2.2 單腿支撐的擺動階段的動力學建模 27
2.2.3 擺動腿與地瞬間碰撞切換模型 29
2.2.4 無膝關節雙足步行機器人行走步態的脈衝混雜模型 31
2.2.5 無膝關節的雙足步行機器人被動動態行走步態的模擬研究 33
2.3 帶膝關節的雙足步行機器人的動力學建模 36
2.3.1 模型描述 36
2.3.2 步態描述 37
2.3.3 帶膝關節的雙足步行機器人的動力學具體模型 39
2.3.4 帶膝關節的雙足步行機器人行走步態的脈衝混雜模型 47
2.3.5 帶膝關節的雙足步行機器人行走步態的模擬研究 48
2.4 本章小結 52
參考文獻 52
第3章 被動動態行走機器人的穩定性分析 54
3.1 引言 54
3.2 被動動態行走機器人的局部穩定性分析 55
3.2.1 週期步態軌道穩定性定義 55
3.2.2 龐加萊映射法 56
3.2.3 利用龐加萊映射法研究雙足被動動態行走機器人行走步態的局部穩定性 59
3.3 被動動態行走機器人的全域穩定性分析 69
3.3.1 胞映射原理與基本概念 69
3.3.2 龐加萊型胞映射法 70
3.3.3 變胞胞映射{點映射法 72
3.3.4 數值實驗 74
3.4 本章小結 78
參考文獻 79
第4章 被動動態行走機器人的混沌步態與控制 81
4.1 引言 81
4.2 混沌運動與混沌控制 82
4.2.1 混沌的定義及特點 82
4.2.2 混沌的判別方法 82
4.2.3 混沌控制的主要方法 83
4.3 被動動態行走機器人的倍週期步態與混沌步態 84
4.3.1 被動動態行走機器人動力學方程的無量綱化 84
4.3.2 帶膝關節的雙足機器人被動動態行走步態的倍週期現象 85
4.3.3 倍週期步態與混沌步態的出現與參數的關係 87
4.4 被動動態行走混沌步態的控制策略研究 89
4.4.1 延遲回饋控制思想 89
4.4.2 控制器設計的仿生學依據 89
4.4.3 自我調整常值驅動與傳感回饋結合的仿生行走控制 90
4.4.4 模擬實驗 92
4.5 本章小結 95
參考文獻 96
第5章 被動動態行走機器人大範圍穩定行走控制策略的研究 98
5.1 引言 98
5.2 雙足被動動態行走機器人的控制策略 99
5.2.1 角度不變控制 99
5.2.2 基於能量的角度不變控制 101
5.3 有限時間魯棒軌跡跟蹤控制 103
5.3.1 最小能耗參考軌跡的生成 104
5.3.2 最小能耗參考軌跡的數值實驗 105
5.3.3 有限時間魯棒軌跡跟蹤控制器 107
5.3.4 有限時間魯棒軌跡跟蹤控制的模擬實驗 112
5.4 變路況切換控制 115
5.4.1 控制器設計 115
5.4.2 模擬結果 118
5.5 基於被動動態行走原理的混合控制 124
5.6 大範圍穩定行走控制 127
5.6.1 模型描述 127
5.6.2 控制演算法 129
5.6.3 穩定性證明 129
5.6.4 模擬實驗 130
5.7 本章小結 133
參考文獻 134
第6章 被動動態行走機器人速度控制研究 137
6.1 引言 137
6.2 重力場參數與步行速度的關係 138
6.3 基於勢能補償的速度控制 140
6.3.1 控制器設計 140
6.3.2 受控過程的能量分析 142
6.4 速度切換控制 143
6.4.1 控制器設計 143
6.4.2 模擬實驗 148
6.5 本章小結 151
參考文獻 152
結束語 154
索引 157
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