Biologically-inspired motion control theory and its application for a legged-robot

《足式机器人生物控制方法与应用》

第1章绪论

1.1机器人的足式运动

1.1.1步行理论

1.1.2常用运动控制方法

1.2机器人生物控制方法

1.2.1生物学基础

1.2.2基本方法

1.2.3主要特点

1.2.4主要研究课题

1.3机器人生物控制方法的研究及应用现状

1.3.1国内外研究现状

1.3.2开放性问题

第2章动物运动的神经控制机理

2.1动物的运动

2.2骨骼-肌肉运动系统

2.3运动控制神经系统

2.3.1高级神经中枢

2.3.2中枢模式发生器

2.3.3生物反射

.第3章机器人生物控制的理论基础

3.1cpg模型的演变

3.1.1神经元模型

3.1.2耦合的神经元振荡器模型

3.1.3cpg神经网络模型

3.2cpg模型参数特性

3.2.1输出

3.2.2输入

3.2.3初值

3.2.4连接权重矩阵

3.2.5时间常数

3.2.6互抑系数、疲劳系数

3.2.7反馈项

3.3cpg控制系统设计思路

第4章基于cpg的足式机器人步态理论与方法

4.1cpg网络拓扑结构

4.2四足机器人典型步态

4.2.1小跑步态

4.2.2行走步态

4.2.3遛步步态

4.2.4奔跑步态

4.3步态转换

4.3.1动物的步态转换

4.3.2cpg实现步态转换

4.3.3机器人步态转换方法与步骤

4.4负荷因子的调节

第5章生物反射建模理论与方法

5.1反射组织体系

5.2屈肌反射

5.2.1动物的越障运动

5.2.2屈肌反射的建模

5.3前庭反射

5.3.1动物的坡面运动

5.3.2机器人坡面运动分析

5.3.3前庭反射的建模

5.4踏空反射

5.4.1沟壑地形

5.4.2台阶地形

5.5其他生物反射

第6章足式机器人机构设计与运动规划

6.1动物的腿结构与机器人机构仿生

6.2机器人腿结构

6.2.1开链式腿结构

6.2.2闭链式腿结构

6.2.3弹性腿结构

6.3多自由度运动设计

6.3.1动物的肢体运动规律

6.3.2多自由度的降阶控制

6.3.3运动映射函数设计

第7章机器人节律运动动力学仿真

7.1虚拟样机技术

7.1.1adams的主要组件

7.1.2adams建模、仿真步骤

7.1.3adams和其他软件之间的数据交换

7.2四足机器人动力学仿真实例

7.2.1建立四足机器人虚拟样机

7.2.2典型节律步态运动仿真

7.2.3自适应运动仿真

第8章基于生物控制方法的四足机器人系统设计实例

8.1四足机器人biosbot-i

8.2四足机器人控制系统

8.2.1机器人生物控制系统设计的理论依据

8.2.2运动控制系统设计需求

8.2.3整体方案

8.2.4硬件选型与实现

8.2.5软件设计与实现

8.3典型运动实例

8.3.1节律步态与步态转换

8.3.2自适应运动

8.4四足机器人biosbot-iv

8.4.1闭链腿结构

8.4.2腿结构运动学分析

8.4.3腿结构动态静力学分析

8.4.4腿结构优化

8.4.5弹性腿结构

8.4.6biosbot-iv样机及运动实验

参考文献

索引