以四足哺乳动物为仿生对象，构造具有高动态性和强复杂环境适应性的四足机器人一直是机器人领域的研究热点。本书系统地介绍了电机驱动四足仿生机器人的基本理论和稳定运动控制的主要方法，力求能够较好地促进国内四足机器人研究的普及和应用落地。本着“持续开源、合作共建”的思想，结合四足机器人实际物理平台和开源的软件平台，本书分为三部分：基础理论、技术实现和研究提高，共包括13章，其中第1～8章介绍基础理论，第9、10章介绍技术实现，第11、12章介绍研究进阶，主要讲述基于MPC+WBC的四足机器人高级运动控制方法，第13章介绍仿真实验。
本书既可供机器人相关专业的研究生或高年级本科生阅读和作为竞赛参考，也可供相关领域的工程技术人员参考。

李彬，齐鲁工业大学（山东省科学院）数学与人工智能学部教授、硕士生导师，山东省自动化学会常务理事、山东省青年创新团队“机器人-环境智能交互团队”负责人。主持国家自然科学基金2项，山东省重点研发计划项目1项，山东省自然科学基金2项，发表论文50余篇，出版专著1部。

第1章 绪论
1.1 四足机器人的发展现状
1.2 四足机器人的发展趋势
习题
第2章 四足机器人运动学分析
2.1 机器人运动学基础
2.1.1 点的齐次坐标
2.1.2 平面的齐次坐标
2.1.3 旋转矩阵
2.1.4 旋转齐次变换
2.1.5 平移齐次变换
2.1.6 齐次变换矩阵
2.2 齐次变换矩阵性质
2.2.1 齐次变换矩阵相乘
2.2.2 齐次变换矩阵的相对性
2.2.3 齐次变换矩阵的可逆性
2.2.4 齐次变换矩阵的封闭性
2.3 机器人连杆参数和连杆坐标系
2.3.1 关节和连杆
2.3.2 连杆坐标系定义
2.3.3 基于D-H方法的连杆坐标系和变换矩阵
2.4 基于D-H坐标系的四足机器人运动学建模
2.4.1 四足机器人运动学分析
2.4.2 右前腿的运动学分析
2.4.3 右后腿的运动学分析
习题
第3章 四足机器人雅可比矩阵与静力学
3.1 微分运动与广义速度
3.1.1 微分变换
3.1.2 微分运动
3.1.3 坐标系间的微分关系
3.2 雅可比矩阵
3.3 四足机器人雅可比矩阵的一般求解方法
3.3.1 基于矢量积法的雅可比矩阵计算方法
3.3.2 基于微分变换法的雅可比矩阵计算方法
3.3.3 基于连杆速度法的雅可比矩阵计算方法
3.3.4 雅可比矩阵计算方法的比较
3.4 静态力
3.4.1 坐标系之间力的变换
3.4.2 力雅可比矩阵
3.4.3 雅可比矩阵的奇异性
习题
第4章 四足机器人动力学分析
4.1 机器人动力学数学基础
4.2 动能和势能
4.3 惯性参数
4.3.1 转动惯量
4.3.2 惯性张量
4.4 机器人动力学建模方法
4.4.1 拉格朗日法
4.4.2 牛顿欧拉法
4.4.3 机器人动力学方程的性质
4.5 四足机器人简化动力学推导
习题
第5章 四足机器人步态规划基础理论
5.1 步态规划的基本概念
5.2 静步态规划方法
5.3 动步态规划方法
5.4 机器人轨迹规划与步态生成
5.4.1 机器人轨迹规划
5.4.2 机器人步态生成方法
习题
第6章 四足机器人路径规划算法
6.1 地图创建与地形识别
6.2 全局路径规划算法
6.2.1 栅格法
6.2.2 可视图法
6.2.3 A*算法
6.2.4 快速扩展随机树算法
6.2.5 BiDirectional快速扩展随机树算法
6.3 局部路径规划算法
6.3.1 人工势场法
6.3.2 神经网络法
习题
第7章 机器人的基本控制方法
7.1 控制预备知识介绍
7.2 机器人的控制方法及仿真分析
7.2.1 机器人动力学模型
7.2.2 机器人控制方法和控制器设计
习题
第8章 四足机器人稳定性判定方法
8.1 四足机器人步态选择策略
8.2 四足机器人稳定性基本概念
8.2.1 稳定裕度
8.2.2 占空比
8.2.3 阻力系数
8.3 静态稳定性判定方法
8.4 动态稳定性判定方法
习题
第9章 四足机器人结构设计与安装流程
9.1 四足机器人结构设计
9.2 四足机器人安装流程
9.2.1 电机的装配
9.2.2 腿部机构的装配
9.2.3 关节模组的装配
9.2.4 躯干的装配
9.2.5 腿部整体安装
习题
第10章 四足机器人硬件和电路结构介绍
10.1 执行器
10.2 动力源
10.3 UP board
10.4 遥控器
10.5 SPIne信号转接板
10.6 接线转接板
习题
第11章 基于模型预测控制的四足机器人全身运动控制方法
11.1 模型预测控制基础知识介绍
11.2 MPC控制策略在四足机器人中的应用
11.3 四足机器人整体运动控制框架
11.3.1 一般四足机器人整体运动控制框架
11.3.2 基于MPC的四足机器人运动控制框架
11.4 基于MPC的动态运动控制
11.4.1 MPC控制框架
11.4.2 机器人躯干简化动力学建模
11.4.3 MPC实现
11.5 基于MPC方法的运动规划
11.5.1 步态规划
11.5.2 足端轨迹规划
11.5.3 基于MPC方法的步态切换
11.5.4 基于MPC的四足机器人斜坡地形的姿态调整
11.6 基于Webots软件平台的MPC方法仿真验证
11.6.1 Ubuntu下Webots仿真环境搭建
11.6.2 多步态运动
11.6.3 斜坡地形测试
11.7 基于四足机器人物理平台的MPC方法实现验证
习题
第12章 四足机器人运动控制程序框架介绍
12.1 机器人建模程序
12.1.1 机器人模型参数设置
12.1.2 质心动力学模型
12.1.3 浮基座动力学模型
12.2 机器人信息数据输入
12.3 机器人运动轨迹规划
12.3.1 步态序列规划
12.3.2 摆动腿轨迹规划
12.3.3 机器人状态轨迹规划
12.4 机器人控制器设计
12.4.1 MPC控制器
12.4.2 WBC控制器
12.4.3 腿部控制器
12.4.4 关节电机控制器
12.5 状态估计器
习题
第13章 四足机器人实验仿真与验证
13.1 Ubuntu系统环境配置与软件安装