仿人机器人建模与控制

德拉戈米尔·N.涅切夫（Dragomir N. Nenchev），博士，日本东京城市大学教授，从事机器人学研究35年，是该领域的杰出专家，主要研究方向为冗余机器人、并联机器人、自由漂浮空间机器人、柔性基座机器人、仿人机器人和家用机器人的建模与运动控制。

译者序

 前言

 致谢

 绪论

 第1章

 1.1发展历史

 1.2仿人机器人设计的发展趋势

 1.2.1仿人机器人的人形特征

 1.2.2仿人机器人设计中的权衡

 1.2.3仿人机器人的人性化设计

 1.3仿人机器人的特征

 1.4仿人机器人的相关研究

 1.4.1运动冗余、任务约束和很优逆运动学解

 1.4.2约束多体系统和接触建模

 1.4.3多指手和双臂操作建模

 1.4.4浮动基座上的欠驱动系统

 1.4.5其他相关领域的研究

 1.5先修知识和章节安排

 参考文献

 第2章运动学

 2.1引言

 2.2运动学结构

 2.3正运动学和逆运动学问题

 2.4微分运动学

 2.4.1运动旋量、空间速度和空间变换

 2.4.2正微分运动学

 2.4.3逆微分运动学

 2.5奇异构型下的微分运动学

 2.6可操作性椭球

 2.7运动学冗余

 2.7.1自运动

 2.7.2逆运动学问题的通解

 2.7.3加权广义逆

 2.7.4基于梯度投影的冗余分解

 2.7.5基于扩辰雅可比矩阵的冗余分解

 2.8多任务约束下的逆运动学解

 2.8.1运动-任务约束

 2.8.2多任务冗余分解法

 2.8.3选代优化法

 2.8.4总结与讨论

 2.9接触产生的运动约束

 2.9.1接触关节

 2.9.2接触坐标系

 2.9.3无摩擦接触关节的运动学模型

 2.10封闭链的微分运动学

 2.10.1闭环支链的瞬时运动分析

 2.10.2逆运动学解

 2.10.3正运动学解

 2.11仿人机器人的微分运动关系

 2.11.1准速度、完整接触约束和非完整接触约束

 2.11.2基于基础准速度表示的一阶微分运动关系

 2.11.3二阶微分运动约束及其可积性

 2.11.4具有混合准速度的一阶微分运动关系

 2.11.5总结与讨论

 参考文献

 第3章静力学

 3.1引言

 3.2力旋量和空间力

 3.3接触关节：静力学关系

 3.3.1无摩擦接触关节的静力学模型

 3.3.2有摩擦的接触关节模型

 3.3.3接触关节的运动/力对偶关系

 ……

 第4章动力学

 第5章平衡控制

 第6章协作物体的操作与控制

 第7章运动生成和控制：特定主题的应用

 第8章仿真

 附录A

本书由来自日本的三位机器人专家撰写，主要讲解仿人机器人的分析、设计和控制中使用的模型。首先介绍仿人机器人领域的发展历史，总结当前的优选成果。接下来介绍运动学、静力学和动力学相关的理论基础，并对双足平衡控制方法进行了综述。然后讨论多指手机器人、双臂机器人和多机器人系统的协作物体操作的模型和控制算法。之后介绍仿人机器人的运动生成和控制，以及这些技术的应用。最后介绍仿真环境，并提供使用基于MATLAB的模拟器进行动力学仿真的详细步骤。本书要求读者具备一定的背景知识，适合进阶阶段的研究人员阅读。