| 摘要 | 第9-11页 |
| Abstract | 第11-12页 |
| 致谢 | 第18-19页 |
| 1 绪论 | 第19-39页 |
| 1.1 研究背景与意义 | 第19-20页 |
| 1.2 仿人机器人研究概况 | 第20-28页 |
| 1.2.1 早稻田大学机器人研究 | 第21-23页 |
| 1.2.2 本田公司仿人机器人研究 | 第23-24页 |
| 1.2.3 AIST仿人机器人项目(HRP) | 第24-26页 |
| 1.2.4 KAIST仿人机器人研究 | 第26-27页 |
| 1.2.5 国内仿人机器人研究现状 | 第27-28页 |
| 1.3 仿人机器人运动平衡控制综述 | 第28-36页 |
| 1.3.1 ZMP平衡控制 | 第29-30页 |
| 1.3.2 被动稳定行走 | 第30-32页 |
| 1.3.3 足类生物运动启发步态 | 第32-33页 |
| 1.3.4 动作捕获运动生成方法 | 第33-34页 |
| 1.3.5 动量平衡控制方法 | 第34-35页 |
| 1.3.6 虚拟模型控制方法 | 第35-36页 |
| 1.4 本文的主要工作和贡献 | 第36-37页 |
| 1.5 本文的组织结构 | 第37-39页 |
| 2 预备知识 | 第39-61页 |
| 2.1 引言 | 第39页 |
| 2.2 仿人机器人指数积模型 | 第39-46页 |
| 2.2.1 仿人机器人数据结构 | 第39-40页 |
| 2.2.2 仿人机器人指数积模型 | 第40-45页 |
| 2.2.3 机器人雅克比矩阵 | 第45-46页 |
| 2.3 仿人机器人全身动量模型 | 第46-52页 |
| 2.3.1 仿人机器人坐标系及参数定义 | 第47-48页 |
| 2.3.2 末端运动与本体和关节运动的变换 | 第48-49页 |
| 2.3.3 仿人机器人全身动量模型 | 第49-50页 |
| 2.3.4 连杆链惯性矩阵计算 | 第50-52页 |
| 2.4 分解动量控制算法 | 第52-54页 |
| 2.5 ZMP稳定性理论 | 第54-59页 |
| 2.5.1 ZMP基本概念 | 第54-56页 |
| 2.5.2 ZMP三种计算方法 | 第56-59页 |
| 2.6 本章小结 | 第59-61页 |
| 3 仿人机器人快速动态作业与冲击动力学稳定分析 | 第61-75页 |
| 3.1 引言 | 第61页 |
| 3.2 仿人机器人双臂模型及其运动参数 | 第61-62页 |
| 3.3 手臂快速动态作业过程轨迹分析 | 第62-71页 |
| 3.3.1 作业运动规划 | 第63-67页 |
| 3.3.2 作业运动笛卡尔空间轨迹分析 | 第67-68页 |
| 3.3.3 作业运动关节空间轨迹分析 | 第68-71页 |
| 3.4 快速动态作业冲击稳定结果对比与分析 | 第71-74页 |
| 3.4.1 不同作业速度六维冲击力和力矩对比分析 | 第71-73页 |
| 3.4.2 不同作业速度ZMP稳定性对比分析 | 第73-74页 |
| 3.4.3 快速动态作业运动的本质 | 第74页 |
| 3.5 本章小结 | 第74-75页 |
| 4 基于分解动量的手臂快速运动实时平衡方法研究 | 第75-92页 |
| 4.1 引言 | 第75-76页 |
| 4.2 仿人机器人双臂动量计算 | 第76页 |
| 4.3 作业臂运动末端速度表示 | 第76-77页 |
| 4.4 两维分解动量平衡控制算法 | 第77-78页 |
| 4.4.1 维度选择成功方案 | 第77-78页 |
| 4.4.2 维度选择失败方案 | 第78页 |
| 4.5 两维分解动量算法实验结果与分析 | 第78-90页 |
| 4.5.1 实验说明 | 第78-79页 |
| 4.5.2 成功案例 | 第79-84页 |
| 4.5.3 失败案例 | 第84-88页 |
| 4.5.4 成功案例和失败案例对比讨论 | 第88页 |
| 4.5.5 机器人与人类双臂运动平衡相似性 | 第88-90页 |
| 4.6 成功案例算法实时性能测试结果 | 第90页 |
| 4.7 成功案例算法普适性测试结果与讨论 | 第90-91页 |
| 4.8 本章小结 | 第91-92页 |
| 5 分解动量算法辅助臂关节超速和奇异性本质研究 | 第92-113页 |
| 5.1 引言 | 第92页 |
| 5.2 惯性矩阵物理解释 | 第92-96页 |
| 5.3 惯性矩阵与分解动量算法辅助臂超速粗略关系 | 第96-98页 |
| 5.4 分解动量算法辅助臂关节超速现象 | 第98-105页 |
| 5.4.1 三维分解动量辅助臂关节超速现象 | 第98-101页 |
| 5.4.2 四维分解动量辅助臂关节超速现象 | 第101-104页 |
| 5.4.3 辅助臂关节超速现象总结 | 第104-105页 |
| 5.5 分解动量算法超速现象奇异性本质 | 第105-111页 |
| 5.5.1 两维分解动量算法成功案例中矩阵广义逆特征值奇异性分析 | 第105-106页 |
| 5.5.2 两维分解动量算法失败案例中矩阵广义逆特征值奇异性分析 | 第106-108页 |
| 5.5.3 三维分解动量算法中矩阵广义逆特征值奇异性 | 第108-110页 |
| 5.5.4 四维分解动量算法中矩阵广义逆特征值奇异性 | 第110-111页 |
| 5.6 辅助臂超速现象与奇异性关系总结 | 第111-112页 |
| 5.7 本章小结 | 第112-113页 |
| 6 基于动量变化率约束的手臂快速运动准实时平衡方法研究 | 第113-130页 |
| 6.1 引言 | 第113-114页 |
| 6.2 全面平衡稳定与六维动量变化率约束 | 第114-119页 |
| 6.2.1 动量变化率竖直分量约束 | 第115-116页 |
| 6.2.2 动量变化率倾倒分量约束 | 第116-117页 |
| 6.2.3 动量变化率平移滑动约束 | 第117-118页 |
| 6.2.4 动量变化率转动滑动约束 | 第118-119页 |
| 6.3 六维动量变化率约束不等式组 | 第119-120页 |
| 6.4 动量变化率约束公式离散化和最优化求解 | 第120-122页 |
| 6.5 辅助臂关节运动约束 | 第122页 |
| 6.6 算法实时性能测试结果 | 第122页 |
| 6.7 仿真结果与分析 | 第122-127页 |
| 6.7.1 六维动量变化率约束控制结果 | 第124-125页 |
| 6.7.2 臂关节角速度曲线 | 第125-126页 |
| 6.7.3 双臂关节角度曲线 | 第126页 |
| 6.7.4 六维动量变化率约束ZMP稳定性对比结果 | 第126-127页 |
| 6.8 算法普适性测试结果与讨论 | 第127-128页 |
| 6.9 本章小结 | 第128-130页 |
| 7 总结与展望 | 第130-133页 |
| 7.1 总结 | 第130-131页 |
| 7.2 展望 | 第131-133页 |
| 参考文献 | 第133-145页 |
| 作者简历 | 第145页 |
| 学习经历 | 第145页 |
| 攻读学位期间发表的论文 | 第145页 |
