《多足步行机器人运动规划与控制》步行-机器人.pdf

多足步行机器人运动规划与控制
·2·

内容简介


本书针对多足步行机器人的机构特点,从多足步行运动学基础、
多足步行机器人运动多足步行步态生成方法、机器人运动控制与实现等方面介绍了这类
机器人运动规划与控制的基础理论和基本方法。
规划与控制本书的内容主要包括:多足步行机器人正运动学和逆运动学的
解析求解方法;多足步行机器人动力学模型及脚力优化分配的计算
MOTION PLANNING AND CONTROL OF 方法;多足步行机器人静态稳定性的数学描述及计算方法;多足步
行机器人基本步态的生成方法;多足步行机器人的空间测算定位方
MULTILEGGED WALKING ROBOTS 法、环境识别及分类方法、自适应导向控制方法;多足步行机器人
(研究成果获教育部提名仿生控制的基本原理与系统设计方法;多足步行机器人运动控制系
国家科学技术奖自然科学一等奖) 统的设计实例及基本实验结果等。
智能机器人技术正在突飞猛进地发展,其理论研究也如星星之
火,可以燎原。本书既可作为从事机器人技术研究和应用的科研人
陈学东孙翊贾文川著员的参考书,又可作为高等院校相关专业的研究生教材。


书名: 多足步行机器人运动规划与控制

作者:陈学东

出版社:华中科技大学出版社
出版日期:2006
华中科技大学出版社
:7-5609-3718-7/TP242


多足步行机器人运动规划与控制
·II·
J. of Robotic System、J. of Intelligent of Robotic Systems、《机械工程
前言学报》等上发表,还获得 2005 年教育部提名国家科学技术奖自然科
学一等奖。

多足步行机器人的研究方兴未艾,其技术距实用化还有相当的
自 20 世纪 80 年代机器人学开拓者、美国著名机器人学家
距离。笔者所开展的工作尚是初步的和尝试性的,还有大量的研究
等人开始研究四足步行机器人以来,多足步行机器人的
工作需要大家共同去做。希望本书的出版发行能起到抛砖引玉的作
研究一直是众多学者关注的热点和难点,其研究状况正如加拿大著
用,同时也敬请读者及同行对本书中的缺点和不当之处批评指正。
名机器人学家 教授指出的“步行机器人的基础理论研究步
本书第 0、1~5、7、9 章由陈学东撰写,第 6 章和第 8 章分别
伐要远滞后于它的技术开发步伐”。之所以这么说是因为,虽然研究
由贾文川和孙翊撰写;全书由陈学东统稿。
人员纷纷研制开发了各种多足步行机器人的实验模型或原理样机,
最后,笔者衷心感谢国家 863 计划和国家自然科学基金的资助,
但实现这类机器人智能化运动的一些基础科学问题并没有得到根本
感谢日本导师渡边桂吾教授的指导和帮助,感谢华中科技大学机械
的解决,如针对具有冗余驱动、多支链、时变拓扑机构的多足步行
科学与工程学院提供的研究平台,感谢华中科技大学出版社的大力
机器人的运动规划与控制问题即是其中之一。
支持和帮助。同时,笔者还要感谢研究生曾理湛、郭鸿勋、苏军、
笔者 1997 留学日本,开始从事多足步行机器人运动规划与控制
田文罡、周明浩、李志鑫、雷金、鲍秀兰、郭合忠、谢德东等同学
的研究,针对多足步行运动学、多足步行稳定性、多足步态生成及
在本书资料整理、图表绘制、打印等方面所付出的辛勤劳动。
导向控制等问题开展了系列研究工作,提出了四足步行机器人正运
动学解析求解方法、一种新的四足步行机器人静态稳定性的数学描
陈学东
述和计算方法、四足步行机器人脚力优化分配的计算方法、四足步
2005 年 12 月于喻家山
行机器人全方位步态的生成算法,以及四足步行机器人自适应导向
控制方法等。
2001 年回国后,笔者受国家 863 计划和国家自然科学基金的资
助,继续开展了具有腿/臂融合、可重构多足步行机器人的研究,先
后研制了具有我国自主知识产权的“4+2”多足步行机器人和
MiniQuad 多足步行机器人,对多足步行机器人的运动规划与控制,
以及机器人腿/臂功能融合和模块化实现的控制体系及其设计进行了
研究,并初步研究了多足步行机器人仿生运动控制原理和方法,取
得了一些研究成果。应该说,我们在多足步行机器人运动规划与控
制方面的研究得到了国内外同行的认同,主要成果不仅在国内外权
威期刊如 Trans. of the ASME、IEEE/ASME Trans. on Mechatronics、
0 绪论
·III