Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion

Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Westervelt, Eric R./ Grizzle, Jessy W./ Chevallereau, Christine/ Choi, Jun Ho/ Morris, Benjamin
出品人:
页数:503
译者:
出版时间:
价格:1467.00 元
装帧:
isbn号码:9781420053722
丛书系列:
图书标签:
  • 机器人学
  • 控制工程
  • 国外教材
  • 机器人控制
  • 双足机器人
  • 步态规划
  • 反馈控制
  • 动态系统
  • 运动学
  • 动力学
  • 优化控制
  • 机器人学
  • 人工智能
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具体描述

一本探索人行机器人运动控制奥秘的著作 本书深入剖析了动态双足机器人运动控制的核心理论与前沿技术,旨在为读者构建一个扎实的理论基础和实践指导,以实现高效、稳定且适应性强的机器人行走能力。 核心内容聚焦: 动态行走原理: 书中首先会详细阐述双足机器人实现动态行走所必须克服的关键挑战,例如如何维持身体的平衡、如何处理突发的扰动以及如何实现自然的步态。这包括对牛顿-欧拉运动学和动力学的深入讲解,以及如何将这些物理定律转化为可控的机器人运动指令。读者将了解到,与静态行走不同,动态行走依赖于对机器人身体质心的精确预测和控制,以及巧妙地利用惯性力来推进身体。 先进的控制策略: 核心章节将围绕各种先进的控制算法展开。这包括: 基于模型的控制(Model-Based Control): 重点介绍如何利用机器人的动力学模型,如零力矩点(ZMP)或碎步稳定(Capture Point)等概念,来设计能够预测和校正未来步态的控制器。读者将学习如何构建精确的机器人模型,并将其应用于设计能够实现稳定行走的反馈律。 状态反馈控制(State Feedback Control): 探讨如何利用机器人的当前状态(如关节角度、角速度、质心位置和速度等)来生成控制信号,以维持平衡和引导运动。这可能涉及到线性二次调节器(LQR)、模型预测控制(MPC)等经典和现代控制理论的应用。 鲁棒控制(Robust Control): 针对机器人行走过程中不可避免的外部扰动(如地面不平、碰撞等)和模型不确定性,本书将介绍如何设计能够应对这些不确定性的鲁棒控制器,确保机器人在复杂环境中仍能保持稳定。 学习型控制(Learning-Based Control): 探讨如何利用机器学习技术,如强化学习、模仿学习等,来让机器人从经验中学习更优的步态策略,甚至能够适应未知的环境。这部分将可能涉及到深度学习在机器人运动控制中的应用。 步态规划与生成: 除了实时的反馈控制,本书还会详细讲解如何进行步态的规划和生成。这包括: 步态生成器(Gait Generators): 介绍周期性步态、非周期性步态的设计方法,以及如何生成平滑、自然的行走轨迹,包括足端轨迹、质心轨迹和关节轨迹的协同生成。 运动规划(Motion Planning): 讨论如何在复杂的环境中为机器人规划出安全、可行的行走路径,并将其转化为具体的步态序列。 传感器融合与状态估计: 为了实现精确的反馈控制,准确的状态估计至关重要。本书将讨论如何利用各种传感器(如IMU、编码器、视觉传感器等)来融合信息,并估计机器人的姿态、位置、速度等关键状态。卡尔曼滤波(Kalman Filter)、扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter)等滤波算法将是重点介绍的内容。 实践应用与案例分析: 书中将结合具体的机器人平台或仿真环境,展示如何将上述理论知识付诸实践。通过详细的案例分析,读者可以更直观地理解不同控制策略的优缺点,以及在实际机器人开发过程中可能遇到的问题和解决方法。 本书的目标读者: 本书适合对机器人技术,特别是双足机器人运动控制感兴趣的工程师、研究人员以及高年级本科生和研究生。无论您是希望深入理解动态行走背后的科学原理,还是寻求设计和实现高效行走控制器的技术指导,本书都将为您提供宝贵的知识和启发。 通过阅读本书,您将能够: 深刻理解双足机器人动态行走的关键技术挑战。 掌握多种先进的机器人运动控制理论和算法。 学会如何为双足机器人设计和实现稳定的行走控制系统。 了解机器人步态规划、状态估计等关键技术。 为进一步探索更复杂的机器人应用打下坚实基础。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的书名《Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion》一看就非常吸引我,尤其是“Dynamic”这个词。我一直对机器人如何在现实世界中,尤其是在不平坦、动态变化的环境中行走这件事深感兴趣。传统的机器人行走,很多时候都依赖于精确的地面模型,或者说是在非常受控的环境下进行的。但真正的机器人,就像我们人类一样,需要应对各种突发情况,比如突然的推搡,地面材质的变化,甚至是障碍物的出现。这本书能够深入探讨如何通过反馈控制来解决这些挑战,这本身就是一件令人兴奋的事情。我特别好奇书中会详细介绍哪些反馈控制策略,比如PID控制、模型预测控制(MPC)、或者更先进的强化学习方法,是否会涉及一些基于模型的鲁棒控制技术,以应对模型不确定性带来的影响。而且,对于“Dynamic”的定义,书中是如何界定的?是指机器人本身的动态性,还是指外部环境的动态性,或者是两者的结合?这些细节的展开,对我理解和应用书中的理论知识至关重要。我期待书中能够提供清晰的理论框架,同时辅以详细的数学推导和算法描述,以便我能够真正地掌握这些控制技术,并尝试将其应用于我的研究或开发项目中。我还会关注书中是否会提及一些实际的机器人平台作为案例研究,比如Boston Dynamics的Atlas,或者其他研究机构开发的双足机器人,这样可以帮助我更直观地理解理论的实际应用。最后,我非常希望能从这本书中学习到如何设计出能够进行稳定、高效、适应性强的动态行走策略的反馈控制器。

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我在机器人实验室进行着双足机器人的研究,我的主要工作是设计和实现机器人的运动控制系统。这本书的书名《Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion》精确地概括了我的研究重点。我对“Feedback Control”在双足机器人行走中的作用有着深刻的认识,它不仅仅是为了维持平衡,更是为了实现高度的适应性和鲁棒性。我希望这本书能够系统地介绍目前主流的反馈控制方法,包括但不限于基于模型的控制、基于学习的控制以及混合控制策略。我尤其关注书中对于“Dynamic”的定义和处理方式,它可能涉及到如何处理高频动态,如何进行姿态和动量的高精度控制,以及如何应对突发的外部扰动。我希望书中能够深入探讨状态反馈、输出反馈以及观测器设计在双足机器人行走中的应用。对于步态生成和稳定性的问题,我期待书中能够提供一些先进的算法,例如基于优化方法(如MPC)的实时步态生成,或者利用模型参考自适应控制(MRAC)来提高对模型不确定性的鲁棒性。我希望书中能够提供详细的数学推导和算法实现细节,方便我进行复现和实验验证。

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我是一名正在攻读机器人学硕士学位的学生,我的研究方向主要集中在机器人运动规划和控制。这本书的书名《Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion》非常直接地指出了其核心内容,对我而言,这正是我急需深入学习的领域。我对“Dynamic Bipedal Robot Locomotion”的理解是,它指的是在真实的、可能动态变化的物理环境中,机器人能够以一种类似生物的、非静态的方式进行行走。这涉及到复杂的动力学建模、姿态控制、步态规划以及对外部扰动的鲁棒性处理。我非常期待书中能够详细阐述如何构建准确的双足机器人动力学模型,并且如何利用这些模型来设计有效的反馈控制器。我特别感兴趣的是书中会采用哪种控制架构,是采用传统的分层控制(如高层规划、中层步态生成、低层力控),还是更先进的端到端(end-to-end)控制方法。书中是否会探讨零力矩点(Zero Moment Point, ZMP)或其他稳定性判据在反馈控制中的应用?另外,对于“动态”这个词的深入剖析,我认为这本书可能会涵盖如何处理机器人重心快速移动、关节力矩的实时反馈与补偿、以及如何应对突然的地面试验。我希望书中能够提供严谨的数学推导,并辅以清晰的算法伪代码,以便我能够复现和实现书中的控制策略。同时,我也希望书中能够讨论一些在实际机器人平台上实现的挑战和解决方案。

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我是一名对生物力学和仿生技术充满好奇心的科普博主,我一直对人类是如何如此轻松自如地在复杂地形上行走感到着迷。这本书的书名《Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion》听起来非常专业,但“Dynamic”和“Locomotion”这两个词,让我觉得它触及了机器人行走的核心奥秘。我非常期待这本书能够以一种相对通俗易懂的方式,向我解释“反馈控制”这个概念是如何帮助机器人模仿人类的行走能力的。比如,当机器人的一只脚踏上不平坦的地面时,它的身体会如何感知到这种变化,然后又是如何通过“反馈”来调整另一只脚的落点和身体的重心,以避免摔倒?我希望书中能够通过一些生动的比喻,比如“机器人的‘平衡感’是如何建立的”,或者“机器人是如何‘感知’地面的”来解释这些复杂的原理。我也会关注书中是否会讨论一些机器人“学习”如何行走的过程,是不是就像婴儿学走路一样,通过不断的尝试和调整来掌握行走技巧。我非常好奇书中是否会提供一些精美的插图或动图,来展示机器人在不同情境下,反馈控制系统是如何工作的。这本书,对我来说,是一次窥探机器人“生命力”的机会。

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作为一名对机器人技术抱有极大热情的业余爱好者,我一直被双足机器人在复杂环境中行走的优雅和挑战所吸引。这本书的书名《Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion》正好戳中了我的兴趣点,特别是“Dynamic”和“Locomotion”这两个词,它们暗示着这本书将要探讨的不仅仅是简单的直线行走,而是更具生命力和适应性的运动方式。我希望这本书能够以一种相对易懂的方式,向我解释反馈控制是如何在双足机器人行走中发挥作用的。比如,当机器人迈出一步时,它的身体会如何晃动,反馈控制又是如何通过调整关节的力度和角度来保持身体的平衡?我特别想了解书中是如何处理“不确定性”这个问题的,因为现实世界的地面从来都不是完美的,可能存在坑洼、湿滑或者突然的障碍物。书中是否会介绍一些能够让机器人“自己”学会如何应对这些情况的控制方法?我期待书中能够提供一些直观的比喻或者图示,帮助我理解复杂的控制概念。虽然我可能没有专业的数学背景,但如果书中能够提供一些循序渐进的讲解,从基础的力学原理到复杂的控制算法,我想我能够从中受益匪浅。我也会关注书中是否会介绍一些开源的机器人平台或者仿真环境,让我能够亲手尝试和验证书中的控制策略。这本书,对我来说,可能是一次通往理解机器人“行走之术”的绝佳机会。

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作为一名对机器人动力学和控制理论有深入研究的学者,我一直关注着双足机器人技术的发展前沿。这本书的书名《Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion》精确地指向了该领域的核心挑战与研究方向。我非常看重“Feedback Control”在实现鲁棒、高效动态行走中的关键作用。我期待书中能够系统地梳理和分析当前学术界在这一领域所提出的各种反馈控制理论和技术,例如,如何将状态反馈、输出反馈以及基于模型的预测控制等理论应用于双足机器人的行走控制。我尤其关注书中对“Dynamic Locomotion”的定义和处理方式,它是否涵盖了对高速运动、非线性动力学以及突发扰动的处理能力。我希望书中能够深入探讨如何构建精准的双足机器人动力学模型,并在此基础上设计能够适应各种外部环境变化的反馈控制器。例如,如何通过力传感器和视觉传感器获取环境信息,并将其融合到反馈控制律中,以实现对行走的实时修正和优化。我希望书中能够提供严谨的数学证明和详尽的算法描述,以便我能够理解和复现其研究成果。

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我是一家专注于开发先进机器人技术的初创公司的工程师,我们目前正在着力研发能够执行复杂任务的双足机器人。这本书的书名《Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion》对于我们团队来说,具有极高的价值和参考意义。我们非常看重“Feedback Control”在实现机器人自主、高效行走方面的作用。尤其是在我们所处的实际应用场景中,机器人往往需要应对不可预测的环境和突发的状况,因此,能够基于实时传感器数据进行快速、准确的反馈调整,是机器人稳定行走的基石。我期待书中能够深入分析不同反馈控制策略在双足机器人行走中的优劣势,例如,是如何通过PID控制来实现基本的平衡,又或者如何利用更高级的模型预测控制(MPC)来优化步态的平滑性和效率。我非常好奇书中是否会探讨如何设计鲁棒的控制器,使其能够应对传感器噪声、执行器误差以及环境扰动等不确定因素。对于“Dynamic Locomotion”,我希望书中能够解释如何让机器人不仅仅是“走”,而是能够“跑”、“跳”、“跨越障碍”等更加灵活和动态的运动。我希望书中能够提供一些实际工程中的案例分析,或者相关的仿真结果,帮助我们快速理解和评估这些控制方法的有效性。

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我是一名对机器人动力学和控制理论有着浓厚兴趣的博士生,这本书的书名《Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion》恰好契合了我目前的研究方向。我对“Feedback Control”这个关键词尤为关注,因为我知道,一个真正能够实现动态行走(Dynamic Locomotion)的双足机器人,其稳定性、鲁棒性和灵活性,很大程度上依赖于精巧的反馈控制系统。我迫切地想知道,书中是如何将抽象的控制理论转化为解决双足机器人行走这个复杂问题的具体方法的。我猜测书中会深入探讨诸如状态估计(State Estimation)的问题,比如如何准确地获取机器人的姿态、速度、关节角度等信息,尤其是在存在传感器噪声和模型误差的情况下。此外,如何设计能够实时响应外界扰动(external disturbances)和环境变化的控制器,也将是我重点关注的内容。例如,当机器人受到外部推力时,控制器如何迅速调整腿部关节的力矩,以避免摔倒;当地面倾斜或不平坦时,控制器又如何补偿,以维持步态的平稳?书中是否会介绍一些先进的控制算法,比如基于优化的实时控制器,或者利用机器学习方法来学习复杂的动力学模型和控制策略?我对于书中的数学模型和控制算法的严谨性和普适性有很高的期望,希望能够深入理解其背后的原理,并能够将其应用于我自己的机器人系统中。我对书中可能涉及到的模型构建方法,比如基于牛顿-欧拉或者拉格朗日方程的动力学建模,以及如何将其集成到反馈控制回路中,都充满了好奇。

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我是一名对人工智能和机器人技术融合发展充满热情的技术爱好者。这本书的书名《Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion》听起来非常高深,但“Dynamic”和“Locomotion”这两个词,让我觉得它将揭示机器人如何拥有“自主行动”的能力。我特别想知道,反馈控制是如何让机器人拥有“感知”和“反应”能力的。例如,当机器人走在路上,突然遇到一个小石子,它是如何“看到”石子的,然后又是如何通过“反馈”来调整自己的步子,绕过石子,而不是直接绊倒?我希望这本书能够用一些通俗易懂的比喻,解释这些复杂的控制过程,比如将机器人比作一个有“智能”的生物,而反馈控制就是它的大脑在指挥身体行动。我也会关注书中是否会介绍一些机器学习的方法,比如如何让机器人通过“学习”来掌握更好的行走技巧,就像我们人类一样,通过不断的练习来变得更熟练。我希望书中能够有一些生动有趣的插图,展示机器人如何在各种场景下,通过反馈控制做出“聪明”的反应。这本书,对我来说,是一扇了解机器人“智慧”的窗户。

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我是一名对机器人科学充满热情的工程师,我一直以来都对双足机器人的灵活性和在复杂环境中行走的潜力感到兴奋。这本书的书名《Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion》听起来非常专业,但“Dynamic”和“Locomotion”这两个词,让我觉得它将深入探讨机器人如何真正地“活”起来,如何在动态的世界中自如移动。我希望这本书能够以一种清晰且有条理的方式,解释“反馈控制”是如何让双足机器人实现稳定、流畅的行走的。例如,当机器人向前迈出一步时,它的重心会发生怎样的变化,然后反馈控制系统又是如何通过精确地调整各个关节的力量和位置,来维持身体的平衡,防止摔倒。我特别想了解书中是否会介绍一些让机器人能够“适应”不同路面的方法,比如在光滑的地面上如何保持抓地力,在崎岖的地面上又如何保持稳定性。我对于书中是否会使用一些生动的例子,比如类比人类走路的机制,或者展示一些成功的机器人行走实验,来帮助我理解这些技术概念充满期待。我希望这本书能让我明白,机器人行走不仅仅是预设好的动作,而是能够根据实时反馈进行智能调整的复杂过程。

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