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智能机器人仿生学基础 9787030810175 丁亮,高海波编著编科学出版社

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作者: 丁亮,高海波编著编
出版社: 科学出版社
ISBN: 9787030810175

出版时间: 2025-01
装帧: 平装
开本: 16开

作者: 丁亮,高海波编著编
出版社: 科学出版社

ISBN: 9787030810175
出版时间: 2025-01

装帧: 平装
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综合性图书

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1599787030810175

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作者简介
获得国家技术发明二等奖、省自然科学一等奖（排1）、省技术发明一等奖(4项)以及ISTVS S？hne-Hata-Jurecka Award、“科学中国人”杰出青年科学家奖、熊有伦智湖优秀青年学者奖、上银优博奖等

目录
目录
第1章绪论 1
1.1 仿生学发展概述 1
1.2 仿生机器人发展概述 2
1.2.1 陆地仿生机器人 5
1.2.2 空中仿生机器人 10
1.2.3 太空仿生机器人 11
1.2.4 水下仿生机器人 13
1.2.5 多栖仿生机器人 14
1.3 机器人智能发展概述 14
1.3.1 机器人智能的基本概念及分级方式 15
1.3.2 机器人智能的发展历程 15
1.3.3 机器人智能的发展趋势 22
1.4 仿生机器人分类 23
1.4.1 形态仿生机器人 23
1.4.2 性能仿生机器人 24
1.4.3 智能仿生机器人 24
1.4.4 类生命体机器人 25
1.5 本书知识体系概述 25
参考文献 27
第2章机器人仿生机构与结构设计 29
2.1 机器人仿生机构设计 29
2.1.1 机构设计基础 30
2.1.2 面向功能的仿生机构设计 32
2.1.3 面向性能的仿生机构设计 36
2.2 机器人仿生结构设计 40
2.2.1 类骨骼中空结构 40
2.2.2 类蜂窝轻量化结构 43
2.2.3 仿生微结构 46
2.3 仿生机器人材料 47
2.3.1 机器人用常规材料 48
2.3.2 仿生结构材料 52
2.3.3 仿生功能材料 56
2.3.4 仿生传感材料 58
参考文献 60
第3章机器人仿生运动分析 62
3.1 生物运动学解析与应用 62
3.1.1 仿生运动学概念 62
3.1.2 生物运动学分析方法 63
3.1.3 仿生运动学分析案例 65
3.2 机器人数学描述方法 66
3.2.1 位置和姿态的表示 66
3.2.2 坐标变换 68
3.2.3 平移和旋转齐次变换 70
3.3 仿生机器人运动学基础 71
3.3.1 机器人正运动学的D-H法 71
3.3.2 机器人逆运动学方程求解 73
3.3.3 雅可比矩阵 75
3.4 仿生六足机器人运动学分析案例 77
3.4.1 六足机器人单腿正运动学建模 78
3.4.2 六足机器人单腿逆运动学建模 80
3.4.3 六足机器人单腿雅可比矩阵建立 81
3.4.4 六足机器人整机运动学建模 82
参考文献 83
第4章仿生机器人力学基础 85
4.1 生物力学基础 85
4.1.1 生物力学的主要研究领域 85
4.1.2 生物力学的应用 87
4.1.3 基于生物力学启发的仿生机器人设计 89
4.1.4 人类跖行足与地面相互作用仿生力学实验研究 91
4.2 仿生机器人地面力学理论基础 94
4.2.1 地面力学发展概述 94
4.2.2 轮式移动机构地面力学建模 94
4.2.3 足式移动机构地面力学建模 100
4.3 仿生机器人系统动力学理论基础 103
4.3.1 动力学分析的基本定义与基本原理 103
4.3.2 基于拉格朗日方程的双连杆机构动力学建模方法 106
4.3.3 基于牛顿-欧拉方程的机器人递归动力学建模方法 107
4.3.4 基于旋量理论的六足机器人动力学建模 109
参考文献 111
第5章机器人仿生驱动技术 114
5.1 生物驱动方法 114
5.1.1 陆地生物的驱动方法 114
5.1.2 空中生物的驱动方法 115
5.1.3 水中生物的驱动方法 116
5.2 仿生机器人驱动方法 118
5.2.1 机器人传统驱动方法 118
5.2.2 仿生机器人驱动方法 126
5.3 仿生驱动系统设计 130
5.3.1 章鱼仿生分析与软体臂运动 130
5.3.2 仿生四足蠕动机器人驱动系统设计 134
参考文献 137
第6章机器人仿生智能感知 139
6.1 机器人仿生传感器概述 139
6.1.1 仿生视觉传感器 140
6.1.2 仿生听觉传感器 143
6.1.3 仿生触觉传感器 145
6.1.4 仿生嗅觉和味觉传感器 146
6.2 外部环境仿生建模 148
6.2.1 生物系统的环境感知 148
6.2.2 仿生环境感知模型 149
6.2.3 仿生环境建模技术方法 155
6.3 内外信息融合认知 158
6.3.1 生物认知系统与信息融合 158
6.3.2 内外信息融合技术 161
6.4 仿生感知系统设计 166
6.4.1 机器人感知系统架构 166
6.4.2 仿生感知系统设计实例 168
参考文献 169
第7章智能仿生决策与规划 172
7.1 动物决策规划机制 172
7.1.1 动物决策规划机制概述 172
7.1.2 环境交互机制 173
7.1.3 试错学习机制 173
7.1.4 分层规划机制 174
7.1.5 群体协同机制 174
7.1.6 高等决策机制 175
7.1.7 机器人仿生决策规划内涵 175
7.2 仿生启发式智能决策方法 176
7.2.1 仿生启发式智能决策方法概述 176
7.2.2 基于生物种群进化过程启发的决策算法 177
7.2.3 基于生物环境交互与试错学习启发的决策算法 179
7.2.4 基于生物种群探索行为启发的决策算法 181
7.3 机器人仿生运动规划方法 183
7.3.1 机器人运动规划概述 183
7.3.2 仿生式步态规划方法 186
7.3.3 仿生式轨迹规划方法 189
7.4 机器人决策规划系统设计 193
7.4.1 足式机器人决策规划系统 194
7.4.2 足式机器人决策规划案例 194
7.4.4 六足机器人接触状态决策系统 196
参考文献 199
第8章机器人智能仿生控制 200
8.1 机器人控制理论基础 200
8.1.1 机器人的单关节位置控制 200
8.1.2 机器人的多关节位置控制 203
8.1.3 机器人的力控制 204
8.2 动物行为启发的仿生控制方法 206
8.2.1 神经网络控制方法 207
8.2.2 模糊控制方法 212
8.2.3 模糊神经网络控制方法 216
8.3 机器人智能仿生控制算法 217
8.3.1 足式机器人仿生控制 217
8.3.2 空中机器人仿生控制 222
8.3.3 水下机器人仿生控制 224
8.4 轮步式“祝融”号火星车仿生运动控制系统设计 226
8.4.1 轮步式“祝融”号火星车原理样机介绍 226
8.4.2 毛毛虫启发式蠕动原理与控制策略 229
8.4.3 轮步式机器人智能仿生控制系统 232
8.4.4 轮步式机器人蠕动控制性能试验分析 236
参考文献 237
第9章仿生机器人人机协同技术 239
9.1 人机协同基础知识 239
9.1.1 机器学习 240
9.1.2 机器视觉 241
9.1.3 知识图谱 242
9.1.4 人机协同的多维理论框架 244
9.2 互补人机协同 245
9.2.1 互补人机协同概念 245
9.2.2 仿生外骨骼机器人互补人机协同应用案例 245
9.2.3 交互人机协同概念 246
9.3 混合人机协同 248
9.3.1 人类合作协同 248
9.3.2 基于规则技巧的协同 249
9.3.3 人在回路 250
9.3.4 混合人机协同应用案例 251
9.4 多人多机协同 254
9.4.1 多智能体系统 254
9.4.2 协同多智能体系统 254
9.4.3 双臂移动机器人协同作业应用案例 258
9.5 大尺度仿生六足机器人人机协同驾驶系统 259
9.5.1 大尺度仿生六足机器人人机协同决策技术 260
9.5.2 人机协同驾驶系统开发 263
9.5.3 人机协同驾驶实验 265
参考文献 267
第10章智能仿生机器人系统 269
10.1 仿生六足机器人系统 269
10.1.1 仿生六足机器人移动系统总体设计与分析 269
10.1.2 基于约束条件的六足机器人移动系统综合设计 271
10.1.3 六足机器人样机构建及移动性能验证 274
10.2 仿生四足机器人系统 280
10.2.1 四足机器人仿生设计原理 280
10.2.2 四足机器人设计需求指标 280
10.2.3 宇树仿生四足机器人产品 280
10.2.4 仿生四足机器人的应用案例 282
10.3 软体仿生多模式机器人系统 283
10.3.1 软体机器人多模式运动的仿生原理 283
10.3.2 多模式软体机器人样机的系统设计 285
10.3.3 软体仿生机器人多模式运动实验 287
10.3.4 机器人多模式运动性能综合对比 289
参考文献 290

内容摘要
本书从生物进化机制的本源出发，探讨生物体的结构、功能、行为及其调控机制，融合仿生学、机构学、力学、控制、材料、机器人、人工智能等前沿理论与技术，构建机器人仿生设计及智能控制的理论与技术基础，为通过“师法自然”提升机器人智能程度提供系统性知识。
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