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第1章 引言 1

1.1 人类行走进化史 1

1.2 机器人的发展历程 2

1.3 行走控制 8

1.4 内容安排 11

第2章 双足机器人的运动学和动力学 12

2.1 运动学 12

2.1.1 关节结构描述 12

2.1.2 几何运动学 15

2.1.3 微分运动学 17

2.2 动力学 22

2.2.1 连杆结构的动力学描述 22

2.2.2 动态稳定性 24

2.2.3 动力学模型 26

2.3 小结 27

第3章 全向行走轨迹规划 28

3.1 支撑脚运动轨迹 28

3.2 游脚运动轨迹 30

3.3 全向落脚规划 31

3.4 关节能耗优化 33

3.5 小结 37

第4章 平衡技巧 38

4.1 引言 38

4.2 基于落脚点补偿的平衡技巧 39

4.2.1 线性落脚点补偿 39

4.2.2 非参数落脚点补偿器模型 46

4.2.3 典型实验分析 56

4.3 基于任务空间的平衡技巧 61

4.3.1 任务空间运动控制 62

4.3.2 解析动量补偿 66

4.3.3 动态任务分配 69

4.3.4 实验分析 70

4.4 小结 71

第5章 固有约束下的全身运动规划 72

5.1 引言 72

5.2 自碰撞约束与目标轨迹融合 73

5.2.1 实时自碰撞检测 74

5.2.2 包围体对筛选 77

5.2.3 约束避免 79

5.2.4 实验分析 81

5.3 基于动量控制的运动规划 85

5.3.1 动量控制算法 86

5.3.2 末端轨迹规划 87

5.3.3 实验分析 88

5.4 带约束在线示教跟踪 90

5.4.1 人体运动模型映射 91

5.4.2 关节约束描述 92

5.4.3 实验分析 94

5.5 约束下的机器人工作空间求解 98

5.5.1 固有约束描述 99

5.5.2 蒙特卡洛法 100

5.6 小结 108

第6章 仿生控制 110

6.1 引言 110

6.2 中枢模式发生器（CPG） 112

6.2.1 工程模型 112

6.2.2 Matsuoka模型特性分析 116

6.2.3 工程应用基本方法 126

6.3 工作空间轨迹在线调制方法 128

6.3.1 质心轨迹发生器 130

6.3.2 游脚轨迹调制 131

6.3.3 平地行走步态进化 132

6.3.4 坡面环境适应性分析 139

6.4 质心轨迹和游脚轨迹的在线生成与优化 143

6.4.1 游脚轨迹在线生成 143

6.4.2 环境适应性分析 145

6.4.3 步态参数优化 145

6.4.4 实验分析 147

6.5 小结 156

第7章 基于被动原理的双足机器人动态行走 158

7.1 被动步态描述与分析 158

7.1.1 模型概述 158

7.1.2 支撑足约束 159

7.1.3 足地碰撞 160

7.1.4 步态的周期性 161

7.1.5 步态的稳定性 164

7.2 最小能耗下的平地行走 167

7.2.1 模型分析 167

7.2.2 高效行走步态的求解 170

7.2.3 高效行走步态分析 172

7.3 小结 181

参考文献 182