四足機器人控制算法 建模、控制與實踐

前言
第1章四足機器人概述及實踐準備1
1.1四足機器人發(fā)展現(xiàn)狀1
1.2四足機器人的組成2
1.3課程準備2
第2章關(guān)節(jié)電機4
2.1四足機器人的動力系統(tǒng)4
2.2關(guān)節(jié)電機硬件概述5
2.3關(guān)節(jié)電機的混合控制6
2.4關(guān)節(jié)電機的線路連接6
2.5關(guān)節(jié)電機的配置7
2.6Python范例試運行9
2.7電機控制模式11
2.8移植到其他上位機平臺13
第3章機器人仿真與控制框架19
3.1ROS與Gazebo簡介19
3.2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計20
3.3有限狀態(tài)機22
3.4實踐:讓機器人站起來25
3.5編譯源代碼30
3.6實踐:控制真實機器人并配置網(wǎng)絡(luò)34
第4章剛體運動學(xué)43
4.1二維平面旋轉(zhuǎn)矩陣43
4.2三維空間旋轉(zhuǎn)矩陣45
4.3繞任意轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)矩陣與指數(shù)坐標(biāo)48
4.4二維平面剛體運動54
4.5三維空間剛體運動55
4.6歐拉角59
4.7實踐:在C++中進行矩陣運算60
第5章單腿的運動學(xué)與靜力學(xué)65
5.1正向運動學(xué)65
5.2逆向運動學(xué)68
5.3一階微分運動學(xué)與靜力學(xué)71
5.4擺動腿的控制74
5.5實踐:讓腿動起來74
第6章四足機器人的運動學(xué)與動力學(xué)77
6.1四足機器人的運動學(xué)77
6.2四足機器人的動力學(xué)80
6.3剛體的慣性張量83
6.4四足機器人的動力學(xué)簡化方程84
6.5實踐:機器人的原地姿態(tài)控制86
第7章四足機器人的狀態(tài)估計器88
7.1IMU88
7.2狀態(tài)空間模型89
7.3矩陣微積分92
7.4二次規(guī)劃93
7.5概率理論93
7.6最小二乘估計95
7.7離散卡爾曼濾波器99
7.8協(xié)方差的測量100
7.9離散卡爾曼濾波器的參數(shù)調(diào)試103
7.10實踐:完成狀態(tài)估計器105
第8章平衡控制器109
8.1機身位姿反饋控制109
8.2足端力控制113
8.3求解機器人動力學(xué)方程114
8.4四足機器人的簡化逆向動力學(xué)116
8.5四足機器人簡化模型的質(zhì)量屬性117
8.6實踐:通過控制足端力來控制機器人位姿118
第9章四足機器人的步態(tài)與軌跡規(guī)劃122
9.1四足機器人的常用步態(tài)122
9.2落腳點規(guī)劃124
9.3擺動腿足端的軌跡規(guī)劃126
9.4實踐:步態(tài)與軌跡規(guī)劃相關(guān)代碼128
第10章四足機器人的行走控制器131
10.1行走控制器的控制邏輯131
10.2State_Trotting類簡介131
10.3實時進程133
10.4行走控制器的運行流程134
10.5行走控制器的調(diào)試136
10.6在機器人上編譯控制程序137
10.7行走控制器的改進方向139
第11章四足機器人的感知與導(dǎo)航141
11.1機器人距離傳感器141
11.2ROS導(dǎo)航功能包142
11.3機器人控制程序接口146
11.4實踐:在ROS中仿真導(dǎo)航功能147
11.5實踐:在實機中實現(xiàn)導(dǎo)航功能149
參考文獻154