【名稱】《仿人機器人》
【定價】￥26.00
【作者】(日)梶田秀司
【譯者】 管貽生
【出 版 社】 清華大學出版社
【書 號】 9787302144533
【出版日期】 2007 年3月
【開 本】 16開
【頁 碼】 227
【版 次】1-1
【所屬分類】 計算機 > 人工智慧 > 智慧型機器人
內容簡介
仿人機器人是真正字面意義上或狹義的“機器人”，其研究和發展代表了機器人學的尖端水平。有關仿人機器人的工作早在20多年前就開始了，當時著重於雙足步行機的研究和開發。只是自從10年前本田推出仿人機器人P2後，仿人機器人的研發才形成了一個熱潮，至今方興未艾。除了日本推出了QRIO、ASIMO和HRP2等著名的仿人機器人以外，中國、韓國、美國和歐洲等國家和地區也成功地研製了各自的仿人機器人。雖然仿人機器人的研究已成為機器人學中的一個重要分支，有很多研究人員和工程技術人員在這方面進行了大量的學術研究和技術開發，並取得了豐碩的成果, 但卻未見到系統地介紹和闡述仿人機器人的專著。在這種背景下，由日本產業技術綜合研究所梶田秀司等人著的《仿人機器人》奪得了先聲，填補了這方面的一個空白。據譯者所知，該書是第一部系統介紹仿人機器人的專著。幾乎與此同時，日本的稻葉教授也出版了一部與仿人機器人有關的著作“Robot Anatommy”(Iwanami Robotics Series no.7,日文版)。南斯拉夫的Wukobratovic教授等人在16年前出版過有關雙足步行的專著：“Biped Locomotion——Dynamics,Stability,Control and Applications”,SpringerVerlag,1990。書中既有對仿人機器人歷史發展的簡明扼要的介紹, 又有基本理論和分析, 還有對實際機器人系統的引用。內容包括仿人機器人學的運動學、ZMP和動力學、雙足步態規劃和全身運動模式的生成和動力學仿真等，是對10多年來仿人機器人的研究成果(尤其是作者們的成果) 的總結, 在一定程度上反映了當今世界在仿人機器人上的最新發展和水平。這本學術專著並不是純理論介紹,幾乎所有的理論和算法都有實際機器人系統和平台的支持，書中圖文並茂、深入淺出、內容生動。
本書的日文原著由四位作者共同寫就，每位作者撰寫其最擅長的專題。幾位作者都是產業技術綜合研究所屬下的智慧型系統研究所仿人機器人HRP2研發小組的主要成員。《仿人機器人》是他們多年的學術研究和系統開發的概括。除日文原著外，還計畫推出英文、中文(即本書)、法文和德文版本，以五種文字向全世界出版發行。如果本書在中國的出版能對我國的機器人研究和開發有所啟發、幫助和推動，那么譯者的初衷和願望也就實現了。
本書的翻譯主要基於英文手稿，並參考了日文原著。在翻譯過程中，譯者隨時與作者商討，力求翻譯準確到位。儘管如此，因譯者的水平和時間所限，譯文中難免會有不妥甚至錯誤之處，歡迎讀者批評和指正。
目錄介紹
目錄第1章仿人機器人概論
第2章運動學
2.1坐標變換
2.1.1世界坐標系
2.1.2局部坐標系和齊次變換
2.1.3局部坐標系之間的相對性
2.1.4齊次變換的鏈乘法則
2.2轉動特性
2.2.1滾動、俯仰和偏擺
2.2.2鏇轉矩陣的含義
2.2.3鏇轉矩陣的逆陣
2.2.4角速度矢量
2.2.5鏇轉矩陣的微分與角速度矢量
2.2.6角速度矢量的積分與矩陣指
數之間的關係
2.2.7矩陣的對數
2.3三維空間中的速度
2.3.1單個物體的速度和角速度
2.3.2兩個物體的速度和角速度
2.4機器人的數據結構和編程
2.4.1數據結構
2.4.2用遞歸方法編程
2.5仿人機器人的運動學
2.5.1模型的建立
2.5.2由關節角求連桿的位姿： 正運動學
2.5.3由連桿的位姿求關節角： 逆運動學
2.5.4逆運動學的數值解法
2.5.5雅可比
2.5.6關節速度、連桿的速度和角速度的計算
2.5.7奇異姿態
2.5.8附錄： 輔助函式
第3章ZMP和動力學
3.1ZMP和地面反作用力
3.1.1ZMP概述
3.1.2二維分析
3.1.3三維分析
3.2ZMP的測量
3.2.1一般情況
3.2.2單腳ZMP
3.2.3考慮雙足時的ZMP
3.3仿人機器人的動力學
3.3.1仿人機器人的運動和地面作用力
3.3.2動量
3.3.3角動量
3.3.4剛體的角動量和慣性張量
3.3.5機器人質心的計算
3.3.6機器人動量的計算
3.3.7機器人角動量的計算
3.4基於機器人運動的ZMP計算
3.4.1ZMP的推導
3.4.2ZMP的近似計算
3.5對ZMP的幾點說明
3.5.1兩種解釋
3.5.2因質心加速度的影響ZMP可在支撐
多邊形之外嗎
3.5.3ZMP的局限性
3.6附錄： 凸集和凸包
第4章雙足步行
4.1怎樣實現雙足步行
4.2二維步行模式的生成
4.2.1二維倒立擺
4.2.2線性倒立擺的運動特性
4.2.3軌道能量
4.2.4支撐腳的切換
4.2.5簡單的雙足步態規劃
4.2.6向凸凹路面上的推廣
4.3三維步行模式的生成
4.3.1三維線性倒立擺
4.3.2三維線性倒立擺的特性
4.3.3三維步行模式的生成
4.3.4雙足支撐階段的引入
4.3.5從線性倒立擺到多連桿模型
4.3.6在實際機器人上的套用舉例
4.4基於ZMP的步行模式生成
4.4.1桌子小車模型
4.4.2步行模式的離線生成
4.4.3步行模式的線上生成
4.4.4基於預觀控制的動力學過濾器
4.5步行穩定器
4.5.1步行穩定控制的基本原理
4.5.2Honda仿人機器人的穩定控制
4.6雙足動態步行技術的先鋒
4.7雙足動態步行的其他實現方法
4.7.1被動步行
4.7.2非線性振擺和CPG
4.7.3學習和進化算法
第5章全身運動模式的生成
5.1怎樣生成全身運動模式
5.2粗略的全身運動模式的生成方法
5.2.1基於運動捕獲的生成法
5.2.2基於GUI的生成法
5.2.3多維空間高速搜尋法
5.3保證穩定性的全身運動模式的變換方法
5.3.1動力學過濾器
5.3.2自動平衡器
5.3.3軀幹軌跡補償算法
5.4仿人機器人全身運動的遠程操作
5.4.1基於操作點切換的全身運動遠程指令法
5.4.2基於分解動量控制的全身運動生成
5.4.3在仿人機器人HRP2上的實現和
實驗
5.5仿人機器人向後摔倒的緩衝動作
5.6仿人機器人摔倒後的恢復動作
第6章動力學仿真
6.1轉動剛體的動力學
6.1.1Euler運動方程
6.1.2剛體轉動的仿真
6.2空間速度
6.2.1空間速度的定義
6.2.2空間速度的積分
6.3剛體動力學
6.3.1NewtonEuler方程
6.3.2基於空間速度的動力學
6.3.3基於空間速度的剛體運動仿真
6.3.4陀螺運動仿真
6.4剛體連桿系統的動力學
6.4.1考慮加速度的正運動學
6.4.2剛體連桿系統的逆動力學
6.4.3剛體連桿系統的正動力學
6.4.4動力學的Featherstone方法
6.5本章的背景和雜談
6.6附錄
6.6.1力和力矩
6.6.2子程式和函式
參考文獻
索引
