足式机器人生物控制方法与应用

第1章 绪论

1.1 机器人的足式运动

1.1.1 步行理论

1.1.2 常用运动控制方法

1.2 机器人生物控制方法

1.2.1 生物学基础

1.2.2 基本方法

1.2.3 主要特点

1.2.4 主要研究课题

1.3 机器人生物控制方法的研究及应用现状

1.3.1 国内外研究现状

1.3.2 开放性问题

第2章 动物运动的神经控制机理

2.1 动物的运动

2.2 骨骼一肌肉运动系统

2.3 运动控制神经系统

2.3.1 高级神经中枢

2.3.2 中枢模式发生器

2.3.3 生物反射

第3章 机器人生物控制的理论基础

3.1 CPG模型的演变

3.1.1 神经元模型

3.1.2 耦合的神经元振荡器模型

3.1.3 CPG神经网络模型

3.2 CPG模型参数特性

3.2.1 输出

3.2.2 输入

3.2.3 初值

3.2.4 连接权重矩阵

3.2.5 时间常数

3.2.6 互抑系数、疲劳系数

3.2.7 反馈项

3.3 CPG控制系统设计思路

第4章 基于CPG的足式机器人步态理论与方法

4.1 CPG网络拓扑结构

4.2 四足机器人典型步态

4.2.1 小跑步态

4.2.2 行走步态

4.2.3 遛步步态

4.2.4 奔跑步态

4.3 步态转换

4.3.1 动物的步态转换

4.3.2 CPG实现步态转换

4.3.3 机器人步态转换方法与步骤

4.4 负荷因子的调节

第5章 生物反射建模理论与方法

5.1 反射组织体系

5.2 屈肌反射

5.2.1 动物的越障运动

5.2.2 屈肌反射的建模

5.3 前庭反射

5.3.1 动物的坡面运动

5.3.2 机器人坡面运动分析

5.3.3 前庭反射的建模

第6章 足式机器人机构设计与运动规划

第7章 机器人节律运动动力学仿真

第8章 基于生物控制方法的四足机器人系统设计实例

参考文献

索引

机器人的生物控制方法是指利用动物与机器人两者运动形式的相似性，通过深入了解生物运动神经系统的解剖学结构、控制机理等，对其节律运动控制区——中枢模式发生器、高层调控中枢、各种生物反射等生物模型或控制机理进行数学建模或工程模拟，构造机器人运动控制器，实现机器人的基本节律运动和高级环境自适应运动。本书是国内第一本详细介绍机器人生物控制方法的学术专著，介绍了机器人生物控制研究的生物学基础、基本原理、数学模型和应用技术，并结合“863”项目，通过实例介绍了该方法的工程应用，包括机器人结构与运动设计、动力学仿真等。本书适合高校和科研院所机械、自动控制及自动化、精密仪器、微电子、生物工程等学科或专业的师生和科研人员阅读，也可供相关领域的工程技术人员参考。