人形機器人關鍵技術

陳驥馳，沈陽工業大學副教授，工學博士，博士後，博士生導師，入選遼寧省英才儲備計劃，沈陽市拔尖人才。致力於人工智能，人機交互，腦機接口，先進駕駛輔助系統研發等工作。主持多項國家自然科學基金等項目。在Chaos, Solitons and Fractals，Expert Systems With Applications和Applied Soft Computing等專業期刊發表學術論文30余篇。研究成果獲遼寧省自然科學學術成果獎一等獎（排名第一）。擔任國家自然科學基金通信評審專家，遼寧省科技廳計劃項目專家，擔任Journal of Railway Science and Technology期刊青年編委。

第1章 人形機器人概述 001
1.1 人形機器人研究意義 001
1.2 人形機器人的發展現狀 002
1.2.1 國外人形機器人的發展現狀 002
1.2.2 國內人形機器人的發展現狀 015
1.3 人形機器人的關鍵技術 018
1.3.1 運動學與動力學 018
1.3.2 步行穩定性判據 019
1.3.3 步態規劃 020
1.3.4 機械手運動控制 021
1.3.5 智能交互 021
1.3.6 安全通信 022
1.4 本書各章節內容安排 023
參考文獻 024

第2章 人形機器人運動學與動力學建模 029
2.1 概述 029
2.2 人形機器人的運動學建模 030
2.2.1 人形機器人模型推導 030
2.2.2 人形機器人的正運動學建模 033
2.2.3 人形機器人的逆運動學建模 035
2.3 人形機器人的動力學建模 038
2.4 本章小結 042
參考文獻 043

第3章 人形機器人步行穩定性判據 047
3.1 概述 047
3.2 零力矩點穩定性判據 048
3.2.1 零力矩點穩定性判據的概念和計算 048
3.2.2 零力矩點穩定性判據的局限性 055
3.3 基於龐加萊回歸映射的穩定性判據 056
3.3.1 龐加萊回歸映射穩定性理論 056
3.3.2 龐加萊回歸映射穩定性判據的應用局限 059
3.4 質心角動量穩定性判據 060
3.4.1 質心角動量穩定性判據的基本概念和應用 060
3.4.2 質心角動量穩定性判據的局限性 061
3.5 本章小結 061
參考文獻 062

第4章 人形機器人行走步態規劃 064
4.1 概述 064
4.2 基於簡化模型的步態規劃方法 064
4.2.1 連桿模型的步態規劃 065
4.2.2 倒立擺模型的步態規劃 067
4.2.3 車-桌模型的步態規劃 070
4.3 基於人工智能的步態規劃方法 071
4.3.1 模糊控制算法步態規劃 072
4.3.2 神經網絡步態規劃 072
4.3.3 遺傳算法步態規劃 072
4.4 步態規劃方法比較 073
4.5 本章小結 074
參考文獻 075

第5章 人形機器人機械手運動控制 078
5.1 概述 078
5.2 人形機器人機械手驅動方式 079
5.2.1 電機驅動 079
5.2.2 液壓驅動 080
5.2.3 氣壓驅動 080
5.2.4 形狀記憶合金驅動 081
5.3 人形機器人機械手軌跡規劃 082
5.3.1 關節空間軌跡規劃 084
5.3.2 笛卡兒空間軌跡規劃 089
5.4 人形機器人機械手控制 095
5.4.1 自由空間控制 096
5.4.2 約束空間控制 097
5.5 本章小結 097
參考文獻 098

第6章 人形機器人智能交互 102
6.1 概述 102
6.2 基於生物電信號的智能交互系統 103
6.2.1 生物電信號概述 103
6.2.2 生物電信號處理技術 107
6.3 智能交互系統應用研究 120
6.3.1 表面肌電信號的獲取與處理技術 121
6.3.2 性能評估指標 125
6.3.3 本征模態函數個數確定 126
6.3.4 特征提取參數分析 129
6.3.5 特征降維結果分析 131
6.3.6 識別結果分析 131
6.4 本章小結 132
參考文獻 133

第7章 人形機器人安全通信 138
7.1 概述 138
7.2 人形機器人通信方案 139
7.2.1 Wi-Fi技術 140
7.2.2 藍牙技術 141
7.3 人形機器人安全通信技術 142
7.3.1 信息加密技術 143
7.3.2 身份認證技術 144
7.3.3 訪問控制技術 145
7.4 本章小結 146
參考文獻 147