本书主要围绕美国国防高级研究计划局支持下，Marc H.Raibert教授在卡内基梅隆大学Leg实验室，针对足式机器人动态平衡技术开展的研究工作。书中以解耦为核心控制思想并逐步展开，对力伺服控制、柔顺控制和虚拟腿等至今仍然用于仿生机器人动态平衡中的核心技术进行了着重介绍。
本书适合不同知识水平的读者了解足式机器人基本、核心的控制理念，书中内容深入浅出，尤其适合对足式机器人感兴趣且准备入门的研究人员。

第1章 简介
1.1 为什么研究足式机器人？
1.2 动态平衡与稳定控制
1.3 足式机器人的研究历史
1.4 动态平衡技术研究历史
1.5 奔跑的机器人
1.6 奔跑控制的三个要素
1.7 三维空间运动
1.8 多腿机器人的奔跑运动
1.9 机器人与动物运动中的相似性与对称性
第2章 平面单腿弹跳控制
2.1 二维约束下的单腿跳跃机器人机构设计
2.1.1 单腿机构设计
2.1.2 跳跃的步骤与过程
2.2 跳跃运动的三段式控制
2.2.1 跳跃的高度控制
2.2.2 循环跳跃与状态切换
2.2.3 前行速度控制
2.2.4 对称与不对称
2.2.5 落足点选择算法
2.2.6 控制机体姿态
2.3 单腿跳跃实验
2.3.1 速度控制结果
2.3.2 位置与轨迹控制
2.3.3 跳跃实验
2.4 算法局限性与改进
第3章 在三维空间中的跳跃
3.1 三维空间中的平衡控制
3.2 3D单腿跳跃机器人
3.3 3D单腿跳跃机器人的控制系统
3.3.1 前向速度控制
3.3.2 腿运动与前向速度估计
3.3.3 控制机体的姿态
3.4 三维空间中的跳跃实验
3.4.1 速率控制
3.4.2 位置控制
3.4.3 圆形奔跑
附录3A 3D单腿跳跃机器人的运动学
第4章 奔跑的双足和四足机器人
4.1 单腿稳定控制方法
4.1.1 二维平面约束下的双足机器人
4.1.2 采用单腿简化模型控制的四足机器人
4.2 虚拟腿概念
4.3 基于虚拟腿的四足机器人步态实验
4.3.1 单腿算法
4.3.2 虚拟腿理论的实现
4.4 四足机器人控制方法讨论
附录4A 虚拟腿的静力平衡
第5章 奔跑中的对称性
5.1 对称结构力学
5.2 单腿对称运动
5.3 非对称步态
5.4 多腿运动的对称性
5.5 动物奔跑中的对称性
5.6 生成对称运动
5.7 剪切对称
5.8 奔跑中的反对称性
5.9 对称性的意义
附录5A 平面系统的运动方程
5A.1 平面单腿系统的运动方程
5A.2 平面双腿系统的运动方程
附录5B 对称腿运动的证明
第6章 步态控制模型的替代方案方法
6.1 跳跃控制更深入的分析
6.1.1 被控对象的模型
6.1.2 跳跃模型
6.1.3 跳跃能量设计
6.1.4 跳跃的仿真实验
6.1.5 跳跃控制策略
6.2 运动的三个控制要素
6.2.1 腿部摆动控制与落足点选择算法
6.2.2 腿部摆动的实现
6.2.3 仿真结果
6.3 四足动物的奔跑控制
6.3.1 机体坐标系与世界坐标系
6.3.2 跳跃周期与切换
6.3.3 腿部机构的协调运动
6.3.4 速度控制
6.3.5 姿态控制
6.3.6 摆动交替
6.3.7 多条腿间的协调运动
附录6 A平面单腿模型的运动方程
第7章 运动控制之查表法
7.1 查表法控制的研究背景
7.2 控制问题
7.3 查表法控制策略
7.4 表格数据的多项式逼近
附录7A 查表法性能指标最小化
附录7B 多项式拟合性能指标最小化
第8章 动物与足式机器人
8.1 动物的运动能力实验
8.1.1 以机器人控制算法出发的动物实验
8.1.2 理论体系
8.2 发展实用的足式机器人
8.3 跑步与杂耍非常相似
8.4 足式运动与机械臂控制是否具有共同点
参考文献

本书介绍了麻省理工学院人工智能实验室如何在其原型样机上开展仿生足式机器人研究，为读者介绍了四足机器人典型的弹跳、奔跑和特技空翻控制策略、逻辑，基于仿生解耦思想和倒立摆模型实现了机器人的跳跃和平衡。书中重点围绕美国国防高级研究计划局支持下卡内基-梅隆大学Leg实验室在仿生足式机器人动态平衡和解耦控制上的重要进展。本书将复杂的足式机器人控制理论展开，从动态平衡的概念开始逐步介绍如何将运动控制算法部署在真实的机器人系统中。