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第1章 引言1

1.1 人类行走进化史1

1.2 机器人的发展历程2

1.3 行走控制8

1.4 内容安排11

第2章 双足机器人的运动学和动力学12

2.1 运动学12

2.1.1 关节结构描述12

2.1.2 几何运动学15

2.1.3 微分运动学17

2.2 动力学22

2.2.1 连杆结构的动力学描述22

2.2.2 动态稳定性24

2.2.3 动力学模型26

2.3 小结27

第3章 全向行走轨迹规划28

3.1 支撑脚运动轨迹28

3.2 游脚运动轨迹30

3.3 全向落脚规划31

3.4 关节能耗优化33

3.5 小结37

第4章 平衡技巧38

4.1 引言38

4.2 基于落脚点补偿的平衡技巧39

4.2.1 线性落脚点补偿39

4.2.2 非参数落脚点补偿器模型46

4.2.3 典型实验分析56

4.3 基于任务空间的平衡技巧61

4.3.1 任务空间运动控制62

4.3.2 解析动量补偿66

4.3.3 动态任务分配69

4.3.4 实验分析70

4.4 小结71

第5章 固有约束下的全身运动规划72

5.1 引言72

5.2 自碰撞约束与目标轨迹融合73

5.2.1 实时自碰撞检测74

5.2.2 包围体对筛选77

5.2.3 约束避免79

5.2.4 实验分析81

5.3 基于动量控制的运动规划85

5.3.1 动量控制算法86

5.3.2 末端轨迹规划87

5.3.3 实验分析88

5.4 带约束在线示教跟踪90

5.4.1 人体运动模型映射91

5.4.2 关节约束描述92

5.4.3 实验分析94

5.5 约束下的机器人工作空间求解98

5.5.1 固有约束描述99

5.5.2 蒙特卡洛法100

5.6 小结108

第6章 仿生控制110

6.1 引言110

6.2 中枢模式发生器（CPG）112

6.2.1 工程模型112

6.2.2 Matsuoka模型特性分析116

6.2.3 工程应用基本方法126

6.3 工作空间轨迹在线调制方法128

6.3.1 质心轨迹发生器130

6.3.2 游脚轨迹调制131

6.3.3 平地行走步态进化132

6.3.4 坡面环境适应性分析139

6.4 质心轨迹和游脚轨迹的在线生成与优化143

6.4.1 游脚轨迹在线生成143

6.4.2 环境适应性分析145

6.4.3 步态参数优化145

6.4.4 实验分析147

6.5 小结156

第7章 基于被动原理的双足机器人动态行走158

7.1 被动步态描述与分析158

7.1.1 模型概述158

7.1.2 支撑足约束159

7.1.3 足地碰撞160

7.1.4 步态的周期性161

7.1.5 步态的稳定性164

7.2 最小能耗下的平地行走167

7.2.1 模型分析167

7.2.2 高效行走步态的求解170

7.2.3 高效行走步态分析172

7.3 小结181

参考文献182