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內容簡介

　　《“十一五”國家重點圖書出版規(guī)劃項目·21世紀先進制造技術叢書：兩輪自平衡機器人的研究與設計》講述了兩輪直立式機器人的進化歷史、基本構造、運動原理以及應用前景，描述了一種腰椎由彈簧和旋轉鉸鏈構成的柔性兩輪直立式機器人系統(tǒng)，包括柔性兩輪直立式機器人的物理系統(tǒng)設計和制作、數學模型、姿態(tài)檢測方法、運動平衡控制。特別地，《“十一五”國家重點圖書出版規(guī)劃項目·21世紀先進制造技術叢書：兩輪自平衡機器人的研究與設計》構建了柔性兩輪直立式機器人仿生的姿態(tài)“感覺一運動”系統(tǒng)，使其具有仿生的操作條件反射行為，能自主學習平衡技能，像人和動物一樣，通過操作條件反射式的學習，漸進地形成、發(fā)展和完善其運動平衡控制技能。本書可供從事機器人學和自動控制學科的科技工作者學習或參考，也可作為本科高年級學生或研究生的教材或參考書籍。

作者簡介

　　阮曉鋼，男，1958年生于四川，1982年獲哈爾濱船舶工程學院工學學士學位，1989年獲浙江大學工學碩士學位，1992年獲浙江大學工學博士學位，1992年7月至1994年6月于南京航空航天大學航空與宇航博士后流動站從事博士后科研工作，1994年7月至今效力于北京工業(yè)大學，現(xiàn)任教授及博士生導師。蔡建羨，女，1978年生于河北，2001年獲河北科技大學工學學士學位，2003年獲燕山大學工學碩士學位，2010年獲北京工業(yè)大學工學博士學位，2004年4月至今效力于防災科技學院防災儀器系，現(xiàn)任講師。李欣源，男，1981年生于北京，2004年獲北京工業(yè)大學工學學士學位，2010年獲北京工業(yè)大學工學博士學位，2010年10月至今于清華大學計算機科學與技術博士后流動站從事博士后科研工作。趙建偉，男，1979年生于內蒙古，2003年獲內蒙古工業(yè)大學工學學士學位，2006年獲內蒙古工業(yè)大學工學碩士學位，2010年獲北京工業(yè)大學工學博士學位，2010年12月至今于清華大學精密儀器系博士后流動站從事博士后科研工作。

圖書目錄

《2]世紀先進制造技術叢書》序
前言
第1章概論
　1.1 兩輪平衡機器人的基本構造和運動原理
    1.1.1 兩輪機器人的基本構造
    1.1.2 兩輪機器人的運動原理
1.2 兩輪機器人的成長歷史
    1.2.1 從倒立擺到平衡機器人
    1.2.2 典型的兩輪機器人系統(tǒng)
    1.2.3 兩輪機器人相關基礎研究
1.3 兩輪機器人技術應用前景
參考文獻
第2章 “原人”柔性兩輪機器人
2.1 柔性機器入學概述
    2.1.1 研究柔性機器人的目的
    2.1.2 柔性倒立擺
    2.1.3　柔性關節(jié)
    2.1.4　柔性機械臂
    2.1.5　柔性脊椎機器人
2.2 “原人”機器人的基本特征
2.3 “原人”機器人的機體結構
    2.3.1 基本原理
    2.3.2　總體框架
    2.3.3　柔性腰椎
2.4 “原人”機器人的電氣系統(tǒng)
    2.4.1 電氣系統(tǒng)總體結構
    2.4.2　檢測系統(tǒng)
    2.4.3 控制系統(tǒng)
　2.5 “原人”機器人的軟件系統(tǒng)
    2.5.1 軟件系統(tǒng)的主體結構
    2.5.2 組織級：EPC行為決策
    2.5.3 協(xié)調級：DSP運動平衡控制
    2.5.4 操作級：ISU伺服控制
    參考文獻
第3章兩輪機器人的數學模型
　3.1 相關研究工作
    3.1.1 剛性系統(tǒng)的數學模型研究
    3.1.2 柔性系統(tǒng)的數學模型研究
　3.2 剛性兩輪機器人模型
    3.2.1 系統(tǒng)坐標、參數和變量
    3.2.2 動力學模型
    3.2.3　運動學模型
    3.2.4 電機及其伺服機構模型
　3.3 柔性兩輪機器人模型
    3.3.1 柔性旋轉關節(jié)與系統(tǒng)假設
    3.3.2 系統(tǒng)坐標、參數和變量
    3.3.3　運動學模型
    3.3.4　動力學模型
　3.4 柔性兩輪機器人動力學特性分析
    3.4.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性
    3.4.2 系統(tǒng)可控性
    3.4.3 柔性腰椎剛度對動態(tài)性能的影響
    3.4.4 柔性腰椎剛度對平衡控制魯棒性的影響
　3.5 剛／柔兩輪自平衡機器人動力學模型對比分析
    參考文獻
第4章兩輪機器人的姿態(tài)檢測
　4.1 姿態(tài)傳感器及其原理
    4.1.1 兩輪機器人的姿態(tài)
    4.1.2　姿態(tài)檢測元件
    4.1.3 陀螺儀
    4.1.4 姿態(tài)測量算法與Kalman濾波
第5章　兩輪機器人的PID控制
第6章　兩輪機器人的LQ調節(jié)
第7章　仿生的姿態(tài)平衡自主學習控制
第8章　映射領域可自主收縮的SOCA自動機
第9章　Skinner操作備件反射自動機的模糊化
附錄　中英文對照