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第1章 绪论 1

1.1 机器人概述 1

1.1.1 机器人发展史 1

1.1.2 机器人的分类 2

1.1.3 机器人的定义与三定律 3

1.1.4 机器人技术发展动向 4

1.1.5 类人机器人技术 4

1.1.6 机器人系统理论 7

1.1.6.1 机械系统 7

1.1.6.2 人工心理 7

1.1.6.3 智能控制 8

1.1.6.4 人工生命 9

1.1.7 双足步行机器人 9

1.2 各国研究状况 10

1.2.1 日本和韩国 10

1.2.1.1 日本本田公司 10

1.2.1.2 日本索尼公司 12

1.2.1.3 其他 14

1.2.1.4 日本机器人研究主要代表人物 14

1.2.1.5 韩国的机器人发展 16

1.2.2 美国和欧洲 16

1.3 国内研究状况 19

1.4 其他相关技术 22

1.5 相关参考资料 23

1.5.1 学术会议和期刊 23

1.5.2 网站 23

1.6 小结 24

参考文献 24

第2章 双足步行机器人相关理论与方法 25

2.1 概述 25

2.2 双足步行机器人相关理论与方法的形成及发展 26

2.2.1 稳定性与控制方法 26

2.2.2 双足步行机器人行为发生方法 27

2.2.3 人机接口方法 27

2.2.3.1 人机接口方法的改进 30

2.2.3.2 人机接口方法的发展趋势 31

2.3 理论难点 33

2.3.1 人工智能理论 33

2.3.2 人工心理与人工情感 34

2.3.3 遗传算法的应用 34

2.3.4 基于仿生学原理的步态控制 35

2.3.5 动力学模型 36

2.3.5.1 动力学分析 37

2.3.5.2 ZMP稳定性判据 37

2.3.6 人机交互的实现方法 39

2.4 小结 40

参考文献 40

第3章 双足步行机器人的相关技术 42

3.1 动作自动生成——行为数据库技术 42

3.2 3D虚拟仿真技术 42

3.3 双足步行机器人建模的方法与技术 44

3.3.1 ADAMS建模方法 44

3.3.2 模型的数据转换 44

3.4 多智能体技术 45

3.4.1 智能体通信技术 46

3.4.1.1 通信方式 46

3.4.1.2 通信语言 47

3.4.1.3 通信模型 47

3.4.1.4 通信服务器 47

3.4.1.5 通信服务 48

3.4.2 多智能体机器人系统的数据通信与协调控制 48

3.5 小结 49

参考文献 49

第4章 双足步行机器人实验平台 51

4.1 双足步行机器人控制系统 52

4.2 双足步行机器人的上位机软件 53

4.2.1 初始化设定模块 53

4.2.2 机器人的运行模式与通信协议 55

4.2.3 双足步行机器人控制端软件 56

4.2.4 多机器人控制 59

4.3 总体设计架构 61

4.4 小结 61

参考文献 62

第5章 双足步行机器人的行为生成技术 63

5.1 多智能体控制的实现 63

5.1.1 多智能体的特点 63

5.1.2 多机器人动作协调设计及转化程序的实现 64

5.1.3 “千手观音”机器人多智能体控制的实现 67

5.2 双足步行机器人的情感模型、行为决策及情绪熵 71

5.2.1 隐马尔可夫模型 71

5.2.2 情感模型及行为决策的设计 72

5.2.3 机器人情感转移控制的具体实现 74

5.2.4 情绪熵的选取 75

5.3 双足步行机器人的语音控制 77

5.3.1 语音在双足步行机器人控制平台上的实现 77

5.3.2 语音数据库的设计 80

5.4 双足步行机器人动作的设计 82

5.4.1 基于情感方面的动作设计 82

5.4.2 基于性格方面的动作设计 83

5.5 小结 84

参考文献 84

第6章 双足机器人情感化步态 86

6.1 引言 86

6.2 情感模型相关理论 86

6.3 基于欧式空间的人工情感模型及Ekman情感理论 88

6.4 双足机器人步态情感模型的建立 89

6.5 基于情感的双足运动系统 92

参考文献 95

第7章 双足步行机器人技术的课程实验 96

实验一 典型PIC单片机控制芯片的编程实验 96

实验二 常用传感器实验 111

实验三 舵机控制实验 118

实验四 机械结构设计与认识实验 127

实验五 简单动作调试实验 133

实验六 动作数据编程实验 142

实验七 上位机编程实验 150

实验八 双足步行机器人串行口通信实验 157

实验九 ZMP实验 168

实验十 多智能体协调控制 177

实验十一 复杂动作实验 184

实验十二 语音控制程序实验 190