目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 主動(dòng)雙足行走 2
1.2.2 被動(dòng)動(dòng)態(tài)行走 4
1.3 動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)分析及控制 6
1.4 存在問(wèn)題 7
第2章 雙足行走機(jī)器人的模型及行走的生物運(yùn)動(dòng)特征 8
2.1 概述 8
2.2 雙足行走機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué) 8
2.2.1 單腿支撐階段的動(dòng)態(tài)方程 9
2.2.2 雙腿支撐階段的動(dòng)態(tài)方程 10
2.2.3 混合動(dòng)態(tài)模型 10
2.3 極限環(huán)及被動(dòng)動(dòng)態(tài)行走 11
2.4 Compass-like雙足行走機(jī)器人2D模型 11
2.5 Compass-like雙足行走機(jī)器人3D模型 13
2.6 帶膝關(guān)節(jié)的雙足行走機(jī)器人2D模型 16
2.6.1 膝蓋碰撞前擺動(dòng)階段的動(dòng)力學(xué)方程 17
2.6.2 膝蓋碰撞時(shí)的狀態(tài)方程 18
2.6.3 膝蓋碰撞后回?cái)[階段動(dòng)態(tài)方程 19
2.6.4 腳接觸地碰撞動(dòng)態(tài)方程 19
2.7 帶膝關(guān)節(jié)的雙足行走機(jī)器人3D模型 20
2.7.1 膝蓋碰撞前擺動(dòng)階段的動(dòng)力學(xué)方程 21
2.7.2 膝關(guān)節(jié)碰撞時(shí)的狀態(tài)方程 23
2.7.3 單腿支撐階段回?cái)[階段動(dòng)態(tài)方程 24
2.7.4 腳觸地階段動(dòng)態(tài)方程 26
2.8 行走的生物運(yùn)動(dòng)特征 27
2.9 本章小結(jié) 31
第3章 時(shí)間尺度控制 32
3.1 概述 32
3.2 雙足行走機(jī)器人前向行走的速度 32
3.3 連續(xù)系統(tǒng)的廣義時(shí)間尺度控制 35
3.4 混合系統(tǒng)的時(shí)間尺度控制 36
3.4.1 常時(shí)間尺度控制 37
3.4.2 變時(shí)間尺度控制 38
3.5 本章小結(jié) 39
第4章 能量成型控制 40
4.1 概述 40
4.2 2D模型能量成型控制器設(shè)計(jì) 40
4.3 動(dòng)能成型控制器設(shè)計(jì) 42
4.4 Compass-like機(jī)器人僅在踝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)時(shí)能量成型控制器設(shè)計(jì) 44
4.5 2D雙足行走機(jī)器人系統(tǒng)動(dòng)能成型控制 48
4.6 2D系統(tǒng)角度不變能量成型控制 50
4.7 2D系統(tǒng)能量成型控制仿真研究 51
4.8 3D能量成型控制 54
4.9 3D系統(tǒng)能量成型控制仿真研究 58
4.10 3D系統(tǒng)角度不變能量成型控制設(shè)計(jì) 60
4.11 3D系統(tǒng)角度不變能量成型控制仿真實(shí)驗(yàn)研究 61
4.12 本章小結(jié) 64
第5章 穩(wěn)定性分析 65
5.1 概述 65
5.2 基于龐加萊映射理論的穩(wěn)定性 65
5.3 耗散性和無(wú)源性的定義 66
5.4 耗散性、無(wú)源性與穩(wěn)定性的關(guān)系 68
5.5 本章小結(jié) 76
第6章 分域控制 77
6.1 概述 77
6.2 狀態(tài)空間域的劃分 77
6.3 域控制器的設(shè)計(jì) 78
6.4 仿真研究 81
6.5 本章小結(jié) 84
第7章 步態(tài)優(yōu)化控制 85
7.1 概述 85
7.2 Compass-like雙足行走機(jī)器人的最優(yōu)控制 85
7.3 固定終點(diǎn)速度和終止時(shí)間的最優(yōu)控制 90
7.4 仿真求解 94
7.5 本章小結(jié) 95
參考文獻(xiàn) 96