Humanoide Roboter: Theorie und Technik des Künstlichen Menschen
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| Language: | German |
| Published: |
Berlin
Akad. Verl.-Ges. Aka
2007
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| Online Access: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XII, 190 S. Ill., graph. Darst. 240 mm x 160 mm |
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HURNANOIDE ROBOTER THEORIE UND TECHNIK DES KUENSTLICHEN MENSCHEN
HERAUSGEBER SHUJI KAJITA AKA VORWORT INHALTSVERZEICHNIS THOMAS
CHRISTALLER SHUJI KAJITA KAPITELL. UEBERBLICK HUMANOIDE ROBOTER * IX XI 1
KAPITEL 2. KINEMATIK 15 2.1 KOORDINATENTRANSFORMATION 15 2.1.1
WELTKOORDINATENSYSTEM 15 2.1.2 LOKALE KOORDINATENSYSTEME UND HOMOGENE
TRANSFORMATIONSMA- TRIZEN 17 2.1.3 LOKALE KOORDINATENSYSTEME IM
VERHAELTNIS ZU ANDEREN LOKALEN KOORDINATENSYSTEMEN 19 2.1.4 KETTENREGEL
DER HOMOGENEN TRANSFORMATIONSMATRIZEN 20 2.2 DIE EIGENSCHAFTEN VON
DREHBEWEGUNGEN 20 2.2.1 ROLL. PITCH UND YAW 20 2.2.2 DIE BEDEUTUNG DER
DREHMATRIX 22 2.2.3 INVERSE DREHMATRIX 23 2.2.4 WINKELGESCHWINDIGKEIT 23
2.2.5 DIE ABLEITUNG EINER DREHMATRIX UND DER DREHVEKTOR 26 2.2.6 DAS
INTEGRAL DES DREHVEKTORS UND DIE MATRIX-EXPONENTIALFUNKTION 28 2.2.7
MATRIX-LOGARITHMUSFUNKTION 29 2.3 DIE GESCHWINDIGKEIT IM
DREIDIMENSIONALEN RAUM 30 2.3.1 DIE LINEARE GESCHWINDIGKEIT UND
WINKELGESCHWINDIGKEIT EINES OBJEKTS 30 2.3.2 DIE LINEARGESCHWINDIGKEIT
UND WINKELGESCHWINDIGKEIT ZWEIER OBJEKTE 31 2.4 DATENSTRUKTUR UND
PROGRAMMIERUNG EINES ROBOTERS 33 2.4.1 DATENSTRUKTUR 33 2.4.2 REKURSIVE
PROGRAMMIERUNG 34 2.5 KINEMATIK DER HUMANOIDROBOTER 36 2.5.1
MODELLSYNTHESE 36 2.5.2 BERECHNUNG DER GLIEDPOSITION UND -AUSRICHTUNG
AUS DEN GELENK- WINKELN: VORWAERTSKINEMATIK 37 2.5.3 BERECHNUNG DER
GELENKWINKEL AUS POSITION UND HALTUNG: INVERSE KINEMATIK 40 2.5.4
NUMERISCHE LOESUNG DER INVERSEN KINEMATIK 44 V 2.5.5 2.5.6 2.5.7 2.5.8
INHALTSVERREICHNIS JACOBI-MATRIX GELENKGESCHWINDIGKEIT.
GLIEDGESCHWINDIGKEIT UND BERECHNUNG DER WINKELGESCHWINDIGKEIT
KINEMATISCHE SINGULARITAETEN ANHANG: HILFSFUNKTIONEN 47 49 50 5 I KAPITEL
3. ZERO MOMENT POINT UND DYNAMIC 53 3.1 ZMP UND BODENREAKTIONSKRAFT 53
3.1.1 ZMP 53 3.1.2 55 3.1.3 ERWEITERN WIR NUN DEN ZMP AUF DIE DRITTE
DIMENSION 57 3.2 DIE MESSUNG DES ZMP 60 3.2.1 DER ALLGEMEINE FALL 61
3.2.2 DIE ZMP DER JEWEILIGEN SOHLEN 62 3.2.3 DER ZMP DER BEIDEN BEINE 65
3.3 DIE KINEMATIK DER HUMANOIDROBOTER 66 3.3.1 DIE BEWEGUNG DES
HUMANOIDROBOTERS UND DIE BODENREAKTIONSKRAFT 66 3.3.2 DER IMPULS 68
3.3.3 DER DREHIMPULS 70 3.3.4 DREHIMPULS EINES STARREN KOERPERS UND
TRAEGHEITSMOMENT 72 3.3.5 DIE BERECHNUNG DER POSITION VOM SCHWERPUNKT
EINES ROBOTERS 74 3.3.6 BERECHNUNG DES IMPULSES DES ROBOTERS 74 3.3.7
BERECHNUNG VOM DREHIMPULS DES ROBOTERS 75 3.4 BERECHNUNG DES ZMP AUS DER
BEWEGUNG EINES ROBOTERS 76 3.4.1 HERLEITUNG DES ZMP 76 3.4.2 BERECHNUNG
DES ZMP DURCH APPROXIMATION 77 3.5 ZU BEACHTENDEN PUNKTE BEIM ZMP 79
3.5.1 ZWEI ARTEN DER ERKLAERUNG FUER DAS VERHAELTNIS ZWISCHEN BEWC-
GUNGSZUSTAND UND ZMP 79 3.5.2 VERLAESST DER ZMP DAS STABILITAETSGEBIET
AUFGRUND DER BESCHLEUNI- GUNG DES SCHWERPUNKTS? 79 3.5.3 FAELLE, DIE MIT
DEM ZMP NICHT GELOEST WERDEN KOENNEN 81 3.6 ANHANG 82 KAPITEL 4.
AUFRECHTER GANG 85 4.1 WIE REALISIERT MAN EINEN ZWEIBEINIGEN LAUF? 86
4.2 SYNTHETISIERUNG EINES ZWEIDIMENSIONALEN LAUFMUSTERS 87 4.2.1 DAS
ZWEIDIMENSIONALE INVERTIERTE PENDEL 87 4.2.2 DAS VERHALTEN DES LINEAREN
INVERSEN PENDELS 88 4.2.3 ORBITALENERGIE 91 4.2.4 REGELUNG DURCH WECHSEL
DES STUETZBEINS 93 4.2.5 PLANUNG EINES EINFACHEN LAUFMUSTERS 93 4.2.6
ERWEITERUNG AUF UNEBENE FLAECHEN 96 4.3 SYNTHETISIERUNG EINES
DREIDIMENSIONALEN LAUFMUSTERS 99 4.3.1 DREIDIMENSIONAL LINEAR INVERSES
PENDEL 99 4.3.2 EIGENSCHAFTEN DES DREIDIMENSIONAL LINEAR INVERSEN
PENDELS 102 4.3.3 DIE SYNTHESE DES DREIDIMENSIONALEN LAUFMUSTERS 106
4.3.4 EINFUEHRUNG DER PHASE DES BEIDBEINIGEN STEHENS 112 INHALTSVERZEICHN
IS 4.3.5 VOM LINEAR INVERSEN PENDEL ZUM MEHRGELENKMODELL 4.3.6 TRANSFER
AUF EINEN REALEN ROBOTER 4.4 AUF DEN ZMP AUFBAUENDE LAUFMUSTERSYNTHESE
4.4.1 4.4.2 OFFLINE LAUFMUSTERSYNTHESE 4.4.3 ONLINE LAUFMUSTERSYNTHESE
4.4.4 KINEMATISCHE FILTER MIT HILFE DES VORSCHAUREGELKREISES 4.5
LAUFSTABILISIERUNGSREGELUNG 4.5.1 GRUNDPRINZIP DER
LAUFSTABILISIERUNGSREGELUNG 4.5.2 DIE LAUFSTABILISIERUNG BEIM
HONDA-HUMANOIDROBOTER 4.6 DIE PIONIERE DES DYNAMISCHEN ZWEIBEINIGEN
LAUFS 4.7 ALTERNATIVE REALISIERUNGSMETHODEN DES ZWEIBEINIGEN LAUFENS
4.7.1 PASSIVER DYNAMISCHER LAUF 4.7.2 NICHTLINEARE PENDEL, CPG 4.7.3
LERNEN UND EVOLUTIONSBERECHNUNG VB 115 116 116 116 119 121 126 127 129
132 134 134 136 136 136 KAPITELS. MUSTERSTEILUNG FUER FULL BODY MOVEMENT
137 5.1 WIE SYNTHETISIERT MAN EINE GANZKOERPERBEWEGUNG 137 5.2 METHODE
ZUR SYNTHESE EINES GROBEN GANZKOERPERBEWEGUNGSMUSTERS 140 5.2.1 METHODE
I: VERWENDUNG DES MOTINN-CAPTURE 140 5.2.2 METHODE 2: VERWENDUNG EINER
GUI 141 5.2.3 METHODE 3: VERWENDUNG EINER SCHNELLEN HOCHDIMENSIONALEN
SUCHE 141 5.3 METHODE ZUR TRANSFORMATION IN EIN GARANTIERT STABILES
GANZKOERPERBEWE- GUNGSMUSTER 143 5.3. I DYNAMIK-FILTER 143 5.3.2
AUTO-BALANCER 144 5.3.3 DER ALGORITHMUS ZUR BERECHNUNG VON
TORSOKORREKTURTRAJEKTORIEN 145 5.4 FERNSTEUERUNG DER GANZKOERPERBEWEGUNG
EINES HUMANOIDROBOTERS 148 5.4.1 METHODE ZUR FERNSTEUERUNG DER
GANZKOERPERBEWEGUNG DURCH BE- DIENUNGSPUNKTWECHSEL 148 5.4.2 SYNTHESE
EINER GANZKOERPERBEWEGUNG MIT GARANTIERTER STABILITAET MITTELS DER
VERTEILTEN BEWEGUNGSKONTROLLE 149 5.4.3 DIE IMPLEMENTIERUNG DES
HUMANOIDROBOTERS HRP-2 UND DIE EX- ~RIMEN~ 152 5.5
STOSSVERMINDERUNGSBEWEGUNGEN BEIM RUECKWAERTSFALL EINES HUMANOIDRO- ~~RS
ISS 5.6 DIE WIEDERHERSTELLUNGSBEWEGUNG DES HUMANOIDROBOTER NACH EINEM
STURZ 157 KAPITEL 6, DYNAMISCHE SIMULATION 161 6.1 DER IMPULS VON
DREHBEWEGUNGEN EINES STARREN KOERPERS 162 6.1.1 EULERSCHE
BEWEGUNGSGLEICHUNG 162 6.1.2 SIMULATION DER DREHBEWEGUNG 163 6.2
RAUMGESCHWINDIGKEIT 164 6.2.1 DEFINITION DES RAUMGESCHWINDIGKEITSVEKTORS
164 6.2.2 DAS INTEGRAL DES RAUMGESCHWINDIGKEITSVEKTORS 166 6.3 IMPULS
VON TRANSLATIONS- UND DREHBEWEGUNG EINES STARREN KOERPERS 167 6.3.1
NEWTON-EULER GLEICHUNG 167 6.3.2 IMPULS UNTER VERWENDUNG DER
RAUMGESCHWINDIGKEIT 168 V11I LNHAL TSVERREICHNIS 6.3.3 SIMULATION DER
BEWEGUNG EINES STARRKOERPERS BASIEREND AUF DER RAUMGESCHWINDIGKEIT 169
6.3.4 SIMULATION EINES KREISELS 171 6.4 DIE DYNAMIK DER
STARRKOERPERKETTEN 172 6.4.1 VORWAERTSKINEMATIK UNTER BERUECKSICHTIGUNG DER
BESCHLEUNIGUNG 173 6.4.2 INVERSE KINEMATIK DER STARRKOERPERKETTE 175
6.4.3 VORWAERTSKINEMATIK DER STARRKOERPERKETTE 177 6.4.4 VORWAERTSKINEMATIK
DURCH DIE FEATHERSTONE-METHODE 180 6.5 DIE GESCHICHTLICHEN HINTERGRUENDE
DIESES KAPITELS 182 6.6 ANHANG 183 6.6.1 183 6.6.2 HILFSFUNKTIONEN 184
LITERATURE 187 |
| adam_txt |
HURNANOIDE ROBOTER THEORIE UND TECHNIK DES KUENSTLICHEN MENSCHEN
HERAUSGEBER SHUJI KAJITA AKA VORWORT INHALTSVERZEICHNIS THOMAS
CHRISTALLER SHUJI KAJITA KAPITELL. UEBERBLICK HUMANOIDE ROBOTER * IX XI 1
KAPITEL 2. KINEMATIK 15 2.1 KOORDINATENTRANSFORMATION 15 2.1.1
WELTKOORDINATENSYSTEM 15 2.1.2 LOKALE KOORDINATENSYSTEME UND HOMOGENE
TRANSFORMATIONSMA- TRIZEN 17 2.1.3 LOKALE KOORDINATENSYSTEME IM
VERHAELTNIS ZU ANDEREN LOKALEN KOORDINATENSYSTEMEN 19 2.1.4 KETTENREGEL
DER HOMOGENEN TRANSFORMATIONSMATRIZEN 20 2.2 DIE EIGENSCHAFTEN VON
DREHBEWEGUNGEN 20 2.2.1 ROLL. PITCH UND YAW 20 2.2.2 DIE BEDEUTUNG DER
DREHMATRIX 22 2.2.3 INVERSE DREHMATRIX 23 2.2.4 WINKELGESCHWINDIGKEIT 23
2.2.5 DIE ABLEITUNG EINER DREHMATRIX UND DER DREHVEKTOR 26 2.2.6 DAS
INTEGRAL DES DREHVEKTORS UND DIE MATRIX-EXPONENTIALFUNKTION 28 2.2.7
MATRIX-LOGARITHMUSFUNKTION 29 2.3 DIE GESCHWINDIGKEIT IM
DREIDIMENSIONALEN RAUM 30 2.3.1 DIE LINEARE GESCHWINDIGKEIT UND
WINKELGESCHWINDIGKEIT EINES OBJEKTS 30 2.3.2 DIE LINEARGESCHWINDIGKEIT
UND WINKELGESCHWINDIGKEIT ZWEIER OBJEKTE 31 2.4 DATENSTRUKTUR UND
PROGRAMMIERUNG EINES ROBOTERS 33 2.4.1 DATENSTRUKTUR 33 2.4.2 REKURSIVE
PROGRAMMIERUNG 34 2.5 KINEMATIK DER HUMANOIDROBOTER 36 2.5.1
MODELLSYNTHESE 36 2.5.2 BERECHNUNG DER GLIEDPOSITION UND -AUSRICHTUNG
AUS DEN GELENK- WINKELN: VORWAERTSKINEMATIK 37 2.5.3 BERECHNUNG DER
GELENKWINKEL AUS POSITION UND HALTUNG: INVERSE KINEMATIK 40 2.5.4
NUMERISCHE LOESUNG DER INVERSEN KINEMATIK 44 V 2.5.5 2.5.6 2.5.7 2.5.8
INHALTSVERREICHNIS JACOBI-MATRIX GELENKGESCHWINDIGKEIT.
GLIEDGESCHWINDIGKEIT UND BERECHNUNG DER WINKELGESCHWINDIGKEIT
KINEMATISCHE SINGULARITAETEN ANHANG: HILFSFUNKTIONEN 47 49 50 5 I KAPITEL
3. ZERO MOMENT POINT UND DYNAMIC 53 3.1 ZMP UND BODENREAKTIONSKRAFT 53
3.1.1 ZMP 53 3.1.2 55 3.1.3 ERWEITERN WIR NUN DEN ZMP AUF DIE DRITTE
DIMENSION 57 3.2 DIE MESSUNG DES ZMP 60 3.2.1 DER ALLGEMEINE FALL 61
3.2.2 DIE ZMP DER JEWEILIGEN SOHLEN 62 3.2.3 DER ZMP DER BEIDEN BEINE 65
3.3 DIE KINEMATIK DER HUMANOIDROBOTER 66 3.3.1 DIE BEWEGUNG DES
HUMANOIDROBOTERS UND DIE BODENREAKTIONSKRAFT 66 3.3.2 DER IMPULS 68
3.3.3 DER DREHIMPULS 70 3.3.4 DREHIMPULS EINES STARREN KOERPERS UND
TRAEGHEITSMOMENT 72 3.3.5 DIE BERECHNUNG DER POSITION VOM SCHWERPUNKT
EINES ROBOTERS 74 3.3.6 BERECHNUNG DES IMPULSES DES ROBOTERS 74 3.3.7
BERECHNUNG VOM DREHIMPULS DES ROBOTERS 75 3.4 BERECHNUNG DES ZMP AUS DER
BEWEGUNG EINES ROBOTERS 76 3.4.1 HERLEITUNG DES ZMP 76 3.4.2 BERECHNUNG
DES ZMP DURCH APPROXIMATION 77 3.5 ZU BEACHTENDEN PUNKTE BEIM ZMP 79
3.5.1 ZWEI ARTEN DER ERKLAERUNG FUER DAS VERHAELTNIS ZWISCHEN BEWC-
GUNGSZUSTAND UND ZMP 79 3.5.2 VERLAESST DER ZMP DAS STABILITAETSGEBIET
AUFGRUND DER BESCHLEUNI- GUNG DES SCHWERPUNKTS? 79 3.5.3 FAELLE, DIE MIT
DEM ZMP NICHT GELOEST WERDEN KOENNEN 81 3.6 ANHANG 82 KAPITEL 4.
AUFRECHTER GANG 85 4.1 WIE REALISIERT MAN EINEN ZWEIBEINIGEN LAUF? 86
4.2 SYNTHETISIERUNG EINES ZWEIDIMENSIONALEN LAUFMUSTERS 87 4.2.1 DAS
ZWEIDIMENSIONALE INVERTIERTE PENDEL 87 4.2.2 DAS VERHALTEN DES LINEAREN
INVERSEN PENDELS 88 4.2.3 ORBITALENERGIE 91 4.2.4 REGELUNG DURCH WECHSEL
DES STUETZBEINS 93 4.2.5 PLANUNG EINES EINFACHEN LAUFMUSTERS 93 4.2.6
ERWEITERUNG AUF UNEBENE FLAECHEN 96 4.3 SYNTHETISIERUNG EINES
DREIDIMENSIONALEN LAUFMUSTERS 99 4.3.1 DREIDIMENSIONAL LINEAR INVERSES
PENDEL 99 4.3.2 EIGENSCHAFTEN DES DREIDIMENSIONAL LINEAR INVERSEN
PENDELS 102 4.3.3 DIE SYNTHESE DES DREIDIMENSIONALEN LAUFMUSTERS 106
4.3.4 EINFUEHRUNG DER PHASE DES BEIDBEINIGEN STEHENS 112 INHALTSVERZEICHN
IS 4.3.5 VOM LINEAR INVERSEN PENDEL ZUM MEHRGELENKMODELL 4.3.6 TRANSFER
AUF EINEN REALEN ROBOTER 4.4 AUF DEN ZMP AUFBAUENDE LAUFMUSTERSYNTHESE
4.4.1 4.4.2 OFFLINE LAUFMUSTERSYNTHESE 4.4.3 ONLINE LAUFMUSTERSYNTHESE
4.4.4 KINEMATISCHE FILTER MIT HILFE DES VORSCHAUREGELKREISES 4.5
LAUFSTABILISIERUNGSREGELUNG 4.5.1 GRUNDPRINZIP DER
LAUFSTABILISIERUNGSREGELUNG 4.5.2 DIE LAUFSTABILISIERUNG BEIM
HONDA-HUMANOIDROBOTER 4.6 DIE PIONIERE DES DYNAMISCHEN ZWEIBEINIGEN
LAUFS 4.7 ALTERNATIVE REALISIERUNGSMETHODEN DES ZWEIBEINIGEN LAUFENS
4.7.1 PASSIVER DYNAMISCHER LAUF 4.7.2 NICHTLINEARE PENDEL, CPG 4.7.3
LERNEN UND EVOLUTIONSBERECHNUNG VB 115 116 116 116 119 121 126 127 129
132 134 134 136 136 136 KAPITELS. MUSTERSTEILUNG FUER FULL BODY MOVEMENT
137 5.1 WIE SYNTHETISIERT MAN EINE GANZKOERPERBEWEGUNG 137 5.2 METHODE
ZUR SYNTHESE EINES GROBEN GANZKOERPERBEWEGUNGSMUSTERS 140 5.2.1 METHODE
I: VERWENDUNG DES MOTINN-CAPTURE 140 5.2.2 METHODE 2: VERWENDUNG EINER
GUI 141 5.2.3 METHODE 3: VERWENDUNG EINER SCHNELLEN HOCHDIMENSIONALEN
SUCHE 141 5.3 METHODE ZUR TRANSFORMATION IN EIN GARANTIERT STABILES
GANZKOERPERBEWE- GUNGSMUSTER 143 5.3. I DYNAMIK-FILTER 143 5.3.2
AUTO-BALANCER 144 5.3.3 DER ALGORITHMUS ZUR BERECHNUNG VON
TORSOKORREKTURTRAJEKTORIEN 145 5.4 FERNSTEUERUNG DER GANZKOERPERBEWEGUNG
EINES HUMANOIDROBOTERS 148 5.4.1 METHODE ZUR FERNSTEUERUNG DER
GANZKOERPERBEWEGUNG DURCH BE- DIENUNGSPUNKTWECHSEL 148 5.4.2 SYNTHESE
EINER GANZKOERPERBEWEGUNG MIT GARANTIERTER STABILITAET MITTELS DER
VERTEILTEN BEWEGUNGSKONTROLLE 149 5.4.3 DIE IMPLEMENTIERUNG DES
HUMANOIDROBOTERS HRP-2 UND DIE EX- ~RIMEN~ 152 5.5
STOSSVERMINDERUNGSBEWEGUNGEN BEIM RUECKWAERTSFALL EINES HUMANOIDRO- ~~RS
ISS 5.6 DIE WIEDERHERSTELLUNGSBEWEGUNG DES HUMANOIDROBOTER NACH EINEM
STURZ 157 KAPITEL 6, DYNAMISCHE SIMULATION 161 6.1 DER IMPULS VON
DREHBEWEGUNGEN EINES STARREN KOERPERS 162 6.1.1 EULERSCHE
BEWEGUNGSGLEICHUNG 162 6.1.2 SIMULATION DER DREHBEWEGUNG 163 6.2
RAUMGESCHWINDIGKEIT 164 6.2.1 DEFINITION DES RAUMGESCHWINDIGKEITSVEKTORS
164 6.2.2 DAS INTEGRAL DES RAUMGESCHWINDIGKEITSVEKTORS 166 6.3 IMPULS
VON TRANSLATIONS- UND DREHBEWEGUNG EINES STARREN KOERPERS 167 6.3.1
NEWTON-EULER GLEICHUNG 167 6.3.2 IMPULS UNTER VERWENDUNG DER
RAUMGESCHWINDIGKEIT 168 V11I LNHAL TSVERREICHNIS 6.3.3 SIMULATION DER
BEWEGUNG EINES STARRKOERPERS BASIEREND AUF DER RAUMGESCHWINDIGKEIT 169
6.3.4 SIMULATION EINES KREISELS 171 6.4 DIE DYNAMIK DER
STARRKOERPERKETTEN 172 6.4.1 VORWAERTSKINEMATIK UNTER BERUECKSICHTIGUNG DER
BESCHLEUNIGUNG 173 6.4.2 INVERSE KINEMATIK DER STARRKOERPERKETTE 175
6.4.3 VORWAERTSKINEMATIK DER STARRKOERPERKETTE 177 6.4.4 VORWAERTSKINEMATIK
DURCH DIE FEATHERSTONE-METHODE 180 6.5 DIE GESCHICHTLICHEN HINTERGRUENDE
DIESES KAPITELS 182 6.6 ANHANG 183 6.6.1 183 6.6.2 HILFSFUNKTIONEN 184
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