qq_35301606的博客

本书结构本书分为12章，前6章是基础，后6章涉及高等内容。这些章节从概念上可以分为三组。在导论章节后，第2章到第5章涉及机器人运动的几何问题。第6章到第10章涉及动力学和控制。最后，第11和12章讨论了计算机视觉以及如何将其添加到机器人控制系统中。 　　下面是对各章更为详细的叙述。 　　第1章介绍机器人技术的历史和术语，并就最通用的机器人设计和应用进行了讨论。 　　第2章介绍刚性运动的数学知识，以及旋转、平移和齐次变换。 　　第3章介绍应用DenavitHartenberg方法对运动学进行正向求解，以及应用几何方法对运动学进行逆向求解，该几何方法十分适用于带有球形手腕的机械臂。 　　第4章篇幅较长，涉及速度运动学和机械臂的雅可比矩阵。几何雅可比矩阵由叉积形式推导得出。我们还介绍了分析型雅可比矩阵，它用于后续的任务空间控制。该章还讨论了可操作性的概念。 　　第5章介绍运动规划和轨迹生成。该章介绍了有关运动规划和避障的几种最为流行的方法，包括人工势场法、随机算法以及概率路线图方法。我们把轨迹生成问题本质上当作多项式样条插补问题来介绍。对于关节空间内的插补，我们推导了基于三次和五次多项式的轨迹生成以及梯形速度轨迹。 　　第6章介绍独立关节的控制。我们用基于PD、PID和状态空间的线性控制来实现线性驱动器和传动系统动力学的跟踪和抗干扰等问题。为研究对时变参考轨迹的跟踪问题，我们介绍了前馈控制的概念。 　　第7章详细介绍了机器人动力学。基于第一性原理，本书推导了欧拉拉格朗日方程，并且详细讨论了其结构特性。本书还介绍了机器人动力学的递推牛顿欧拉形式。 　　第8章讨论多变量控制。该章综述了20世纪80年代末和90年代初有关机器人控制的大多数研究，介绍了最通用的鲁棒和自适应控制算法的简单推导，为读者进一步阅读有关机器人控制的大量文献打好基础。 　　第9章解决力控制问题，讨论了阻抗控制和混合控制。 　　混合阻抗控制方法是其他书中很少涉及的，它适用于控制阻抗，并同时对运动和力进行调控。 　　第10章介绍了几何非线性控制。相比其他章节，该章内容要高深很多，适合研究生阶段的非线性控制和机器人学课程使用。尽管如此，该章内容在形式上可读性好，也适合高年级本科生阅读。我们推导和证明了单输入/单输出系统的局部反馈线性化的充要条件，并将其用于柔性关节控制问题。我们也简要讨论了周氏定理在非完整约束控制系统问题中的应用。 　　第11章介绍计算机视觉。我们主要介绍适用于机器人应用方面的计算机视觉，例如阈值、图像分割和相机标定。 　　第12章讨论视觉伺服控制问题，也就是利用安装在机器人上或工作空间内的相机的反馈来控制机器人。

本书系统讲解机器人学的理论知识，主要内容包括：机器人操作臂的几何性质，引起操作臂运动的力和力矩，与操作臂机械设计有关的问题和控制方法，机器人编程方法等。本书曾作为美国斯坦福大学机器人学导论的教材，经过两次修订。书中还包括大量分级的习题和编程作业，适合教学参考。 本书可作为高等院校相关专业的教材或参考书，也可供相关技术人员参考。

《机器人手册第2卷机器人技术》共分3篇，详细介绍了机器人的传感与感知、操作与接口、移动式和分布式机器人技术。 　　传感与感知篇介绍用于生成机器人模型及外部环境的机器人的不同感觉形态和跨时空传感数据整合。包括力和触觉传感器、惯性传感器、全球定位系统和里程仪、声呐感测、距离传感器、三维视觉及识别、视觉伺服与视觉跟踪、多传感器数据融合。 　　操作与接口篇介绍了机器人与物体之间，机器人与人之间，机器人之间的交互。涵盖了面向操作任务的运动、接触环境的建模与作业、抓取、合作机械手、触觉学、遥操作机器人、网络遥操作机器人及人体机能增强型外骨骼。 　　移动式和分布式机器人篇介绍了轮式机器人运动控制、运动规划和避障、环境建模、同时定位与建图、基于行为的系统、分布式和单元式机器人、多机器人系统及网络机器人技术。

本书是《21世纪工程技术新型教程系列》中系统 。控制部分，由大扳大学教授白井良明先生主编的《机器人工程》一书。机器人学不再只是停留在书面上，而是已经成为生活中的现实。它是近二十多年来发展起来的一间新兴学科，综合了力学、机械学、电子学、计算机科学，以及生物学、控制论、人工智能、系统工程等方面的知识;是当代十分活跃和被广泛应用的技术之一。机器人的飞速发展带动了机器人学的发展，反过来机器人学对机器人相关技术的深入研究，又促进了机器人的研制以及在生产和社会生活中的广泛应用。机器人正在成为一个重要的产业，机器人学的研究水平已成为衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。 我国在机器人研制和应用以及机器人学方面的研究已有很大发展并取得了很多成果，而且已有许多机器人在生产实践申应用，许多工科院校也已把机器人学作为一间必修或选修课列人教学计划。为适应这一发展趋势，我们翻译了本书，以便为读者提供一个"容易教"、"容易学"的机器人学方面的书籍。 本书抓住了机器人学技术密集的特点，比较全面介绍了有关各种基本知识，用最低限度的数学公式，

本教材以力学理论和控制理论的全面讲述为特色。教材的重点在于用严谨而系统的方式介绍机器人动力学与控制的基本概念和主要结果。全面介绍了机器人建模与控制研究中所涉及的基本概念、算法和有代表性的结果，特别是控制方法的介绍更具全面性。全书共3章，分别是：机器人运动学，机器人动力学，机器人控制。

设计一种液压 四足机器 人仿生机构 ,通过设定相应 的坐标 系为机器人进行运动 学建模 ,并对行走过程 中单腿 的相位 关 系进行 了分 析。针对行走过程 中足端 的拖地 、滑动和接触冲击等 问题 ,提 出一种零冲击 的足端轨迹规划改进算法 ,并实现 了 步态规划算法设计 。步态 规划 根据 步态 中各腿 间的相位关 系,借助 四足机器人运动学模 型进行逆运动学解算 ,求 出各腿 的关 节角度 函数 ,利用机 构的几何关系得到各液压缸伸缩量控 制函数,对试验样机各腿进 行伺服驱动控制 ,从而 实现 液压 四足机 器人 的步态规划行走 。仿真试验结果表 明,在该策略驱动控制 下液压 四足机器人行走过 程连 续平稳 ,样机足端 轨迹较为平滑 , 躯干起伏较 小,证 明了该足端轨迹规划方法用于 四足机器人 步态设计 的合理性和有 效性 。

实现四足机器人在平面和斜坡上的全方位移动,提出了基于对角小跑步态的运动控制方法.基予 所推导的四足机器人运动学方程和仿生步态规划方法,将机器人在平面内的运动解耦为前向运动、侧向运动和自 转运动3部分以降低运动控制的复杂度.首先利用各部分振荡幅度来实现机器人在3个方向上的运动速度控制, 然后利用将各部分运动合成实现四足机器人在水平面内的全方位移动控制:基于平面的全方位移动控制方法,对 足端位置进行映射,实现了机器人在斜坡上的对角小跑步态全方位运动控制.最后,分别在平面和斜坡上进行了 仿真和实际物理样机实验.步程计数据、仿真数据与物理样机实验结果之间的差别在可接受范围之内,证实了该 方法有效地实现了机器人的速度控制和运动解耦,验证了所提出方法的正确性和有效性.

足式机器人是移动机器人的重要组成部分，相较于轮式、履带式机器人，足式机器人在运动过程中自主选择落足点，从而越过路面障碍，在山地运输、抢险以及军事等领域存在应用潜力。目前，足式机器人的快速动步态行走已经成为国内外研究热点，而机身姿态和速度等实时运动参数是机器人平稳运动控制所需的重要反馈信息。但是常用的惯性测量组件往往存在偏差和随机误差，速度解算严重漂移，同时足式机器人工作时因足底交互作用导致的冲击振动，进一步增大了速度估计的难度。如何利用足式机器人的结构特点、本体传感器以及惯性测量组件，以较低的成本稳定有效地估计出其运动速度，已经成为机器人导航技术中的重要研究方向。本文比较了多种足式机器人状态估计方法，针对双足机器人和四足机器人，采用了扩展卡尔曼滤波有效地融合了捷联惯导信息和正运动学信息，获得了稳定准确的机器人速度估计。 首先，为了识别偏差和随机误差，针对MEMS捷联惯导进行了预处理，进而完成了导航解算。研究并对比了加速度计的静态标定和在线标定方法，实现了偏差的动态识别和补偿，并且根据Allan方差法有效识别了加速度计的随机误差，为数据融合算法奠定了基础。进而根据捷联惯导工作机制和实际机器人运动，分析简化了速度解算方法。然后进行滑台实验，初步验证了捷联惯导预处理、导航

相较于轮式和履带式机器人，足式机器人具有运动灵活、环境适应能力强和非连续地面支撑等特点，但是制约足式机器人发展的很多基础性理论研究目前还处于起步阶段，本文主要针对足式机器人的本体运动状态进行研究，提出了适用于足式机器人的基于运动学模型的本体速度状态计算方法，实现了对足式机器人本体速度状态的感知。 本文主要完成了理论算法的提出、动力学模型环境下仿真模型的建立与算法应用以及样机实验模型上的算法验证三个方面的相关内容。 首先根据液压作动四足仿生机器人的机械模型，运用机器人学的相关知识，建立了相应的运动学模型，之后根据该运动学模型提出了基于支撑足的本体速度估计算法，并结合加速度计的测量结果对算法进行了相应的优化和改进。 之后，为了验证该本体算法的有效性，利用Solidworks、ADMAS和Matlab等工具建立动力学仿真环境，通过ADAMS/Controls把ADAMS模型与Matlab/Simulink连接在一起进行联合仿真，控制机械模型实现运动，并在该仿真模型上运用本文提出的本体速度状态估计算法，验证算法的有效性，分析仿真结果。 虽然该算法能够在仿真模型中得到很好的验证，但是实际样机与仿真环境还是有一定的差别的，要使算法能够有效的运用，就必须在实体样机上得到验证，所以本文最后介绍了本课题所依托的高性能四足

磁航向：磁子午线与飞机纵轴在水平面上投影的夹角为磁航向角。按磁航向角计算的飞机航向成为磁航向。 　　磁子午线与真子午线方向不一致而形成的磁偏角成为磁差角。地球磁场随时间、地点不同而异。

姿态表示的方法有很多种，比如欧拉角、四元数、 DCM， 各有的各的优势，比较常用的 就是四元数，方便计算。下面的介绍的方法也是基于四元数的。

1. int AttitudeEstimatorQ::start( ) 程序启动函数 2. void AttitudeEstimatorQ::task_main( ) 进程入口 3. float gyro[3] 获取传感器数据， DataValidatorGroup，并检验数据可靠度 4. 通过 uORB 模型获取 vision 和 mocap 的数据 5. 位置加速度获取（_pos_acc）

PPM 信号是将多个控制通道（一般 10 个控制通道）集中放在一起调制的信号。也就是 一个 PPM 脉冲序列里面包含了多个通道的信息。

舵机控制器STM32源程序20路，可以支持单总线数字舵机以及市面上其他舵机控制器所支持普通 PWM 驱 动的数字舵机， 例如 MG996 ,DS3115 等等常用的数字舵机。