仿人机器人开发指南

　　在机器人的发展历程中，模仿人类一直是一个主流方向，无论是实现“双足行走”，还是实现更多的复杂动作，乃至于结合更前沿的人工智能技术，机器人技术的应用都取得了不俗的成就。本书首先介绍了机器人的发展史和世界各国的机器人产业动向，然后讲解了仿人机器人相关的技术，例如运动学、动力学、Bioloid机器人、动作生成等技术细节。另外，本书还结合具体的机器人案例给出了相应的编程方法。本书适合有一定MATLAB基础的理工科学生或工程师阅读，读者能够结合Bioloid机器人完成一些有趣的机器人实验，在实践中感受机器人的魅力，掌握实用的编程技巧。

　　金钟熠（Jong Wook Kim），韩国东亚大学的教授，浦项市科技大学电力和电子工程方向的工程博士，同时对嵌入式系统、智能机器人以及算法优化等领域颇有兴趣。

1　绪论
1．1　机器人的历史　2
1．2　仿人机器人的历史　4
1．3　世界各国的机器人产业动向　8
2　仿人机器人运动学
2．1　齐次坐标变换　11
2．2　利用DH方法为仿人机器人建模　17
2．2．1　DH（Denavit-Hartenberg）方法　17
2．2．2　向仿人机器人应用DH参数法　22
2．3　利用投影法为仿人机器人建模　40
2．3．1　投影法（Projection-Based Method）　40
2．3．2　向仿人机器人应用投影法　42
3　仿人机器人动力学
3．1　动力学　54
3．1．1　角速度（angular velocity）和线速度（linear velocity）　54
3．1．2　齐次变换时的线速度计算　60
3．1．3　利用DH方法计算仿人机器人连杆的线速度与加速度　64
3．1．4　利用投影法计算仿人机器人关节坐标的二次微分式　71
3．2　仿人机器人的关节扭矩　74
3．2．1　扭矩　74
3．2．2　关节扭矩计算方法　76
3．3　零力矩点（ZMP）　89
3．3．1　利用DH方法计算ZMP　91
3．3．2　利用投影法计算ZMP　96
4　Bioloid
4．1　Bioloid套装　104
4．2　RoboPlus　113
4．3　嵌入式C　119
4．4　为Bioloid生成动作　133
4．4．1　硬件端口分布图　133
4．4．2　Bioloid运行示例　137
5　为仿人机器人生成动作
5．1　仿人机器人的关节角关系式　150
5．2　利用最优算法生成电机轨迹　160
5．2．1　最优算法　160
5．2．2　为关节电机生成旋转角轨迹　166
5．2．3　关节轨迹的最优变量　171
5．3　双足行走　175
5．3．1　步行准备姿势优化　178
5．3．2　为双足行走优化关节角度轨迹　186
5．4　原地转向　203
5．5　前踢　219
5．6　利用嵌入式C实现Bioloid双足行走　223