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第一章绪论
1.1国内外行走机器人发展概述
1.2国内外球形机器人研究现状
1.3球形机器人的特点及应用
1.3.1球形机器人的特点
1.3.2本课题球形机器人的特点
1.3.3球形机器人的主要应用
1.4球形机器人研究的关键问题
1.4.1新型机构设计
1.4.2非完整系统力学
1.4.3球形机器人的运动学分析
1.4.4基于DSP的无线运动控制技术
1.5本文的研究内容
第二章球形机器人构型研究
2.1引言
2.2球形机器人的构型原则
2.3三驱动球形机器人构型
2.4二驱动球形机器人构型模型
2.5二驱动球形机器人构型结构研究
2.5.1无内框构型球形机器人构想
2.5.2有内框构型球形机器人构想
2.6球形机器人各构型运动性能、机构合理性、控制方便和容易研制等综合分析比较
2.7本章小结
第三章二驱动球形机器人运动学及行走特性分析
3.1引言
3.2理论准备
3.3“球—平面系统”约束方程分析
3.4二驱动球形机器人结构的理论分析
3.5二驱动球形机器人的全方位运动特性分析
3.5.1球心静止或作匀速直线运动时球形机器人的全方位运动特性分析
3.5.2球心作变速运动时球形机器人的全方位运动特性分析
3.6本章小结
第四章二驱动球形机器人动力学分析
4.1引言
4.2“球—平面”系统动力学分析
4.3二驱动球形机器人主动力矩及转动惯量分析
4.3.1两驱动球形机器人主动力矩计算
4.3.2转动惯量计算
4.4使用递推的方法进行球形机器人的动力学分析
4.4.1坐标系的建立
4.4.2加速阶段
4.4.3匀速运动
4.5球形机器人爬坡与越障能力的分析
4.5.1爬坡能力的分析
4.5.2越障能力的分析
4.6球形机器人在粗糙水平面上的匀速圆周运动
4.7球形机器人运动中的滑动
4.8本章小结
第五章两种球形机器人的结构设计及优化
5.1引言
5.2球形机器人球壳尺寸确定
5.3无内框球形机器人结构设计及优化
5.3.1球形机器人Ⅰ型及Ⅱ型的结构设计和优化
5.3.2球形机器人Ⅰ型和Ⅱ型电机及减速器的选型
5.4有内框球形机器人结构设计及优化
5.4.1球形机器人内框结构尺寸的优化设计
5.4.2球形机器人Ⅲ型技术性能参数
5.5本章小结
第六章两种球形机器人的控制平台设计及研制
6.1引言
6.2球形机器人Ⅱ型控制硬件平台设计及研制
6.2.1系统结构
6.2.2运动控制电路
6.2.3无线遥控设计
6.3球形机器人Ⅱ型的连带运动补偿
6.4球形机器人Ⅲ型控制硬件平台设计及研制
6.4.1直流无刷电动机的原理及控制方法
6.4.2球形机器人Ⅲ型的无线通信需求
6.4.3简易型数传模块控制方案
6.4.4 Bluetooth(蓝牙)通信方案
6.4.5无线局域网802.11b方案
6.5球形机器人Ⅱ型和Ⅲ型样机系统的介绍
6.5.1球形机器人Ⅱ型样机系统介绍
6.5.2球形机器人Ⅲ型样机系统介绍
6.6球形机器人Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型技术指标对比列表
6.7本章小结
第七章球形机器人的路径规划及其反解
7.1引言
7.2球形机器人坐标系及运动学解藕算法研究
7.2.1坐标系的建立和符号说明
7.2.2分析球在粗糙水平面内的滚动
7.2.3分析配重在球内的转动
7.3球形机器人直线路径匀速运动反解
7.3.1长轴保持与平面平行，配重绕长轴转动，球形机器人与平面接触点在平面上的轨迹垂直长轴，球形机器人球心在平行水平面的平面上作匀速直线运动
7.3.2短轴保持与平面平行，球形机器人与平面接触点在平面上的轨迹垂直于短轴
7.3.3长轴倾斜与转动轴夹角为σ，球形机器人在水平面上沿任意方向作匀速直线运动
7.4运动误差分析
7.5实验
7.6本章小结
第八章球形机器人对复杂环境的适应性及双外壳结构的应用研究
8.1引言
8.2球形机器人的稳定静止及其对复杂环境的适应性
8.2.1球形机器人的稳定静止分析
8.2.2球形机器人传感系统安装分析
8.2.3复杂环境的适应性
8.3球形机器人的双外壳结构设计
8.4球形机器人月球车应用探讨
8.4.1概述
8.4.2球形月球车应用探讨
8.5本章小结
结论与展望
附录1实验系统简介
附录2实验一球形行走机器人行走速度测试实验
附录3实验二球形行走机器人爬坡能力实验
附录4实验三配重绕长轴转动，球形机器人沿直线行走实验
附录5实验四配重绕短轴转动，Ⅱ型球形机器人直线行走
附录6实验五沿圆形路线行走实验
附录7实验五球形机器人滑动测试实验
参考文献
博士期间发表的论文
致谢
