仿生六足機器人運動規(guī)劃與CPG控制研究.pdf

1、移動機器人不但要適應已知結構化環(huán)境，而且還要適應非結構化未知環(huán)境。足式機器人具有越障、沙地及崎嶇路面等特殊路面行走能力，可用于工程探險勘測、反恐防爆、軍事偵察等人類無法完成或危險工作，在移動機器人領域具有重要的研究意義。由于六足機器人與兩足和四足步行機器人相比，具有控制系統(tǒng)相對簡單、行走平穩(wěn)、肢體冗余等特點，使其在復雜環(huán)境中的應用非常廣泛。
　　機器人步態(tài)的研究對機器人穩(wěn)定行走具有重要的指導意義。采用步態(tài)圖對常見六足昆蟲典型步態(tài)（

2、三足步態(tài)，四足步態(tài)等）運動規(guī)律進行了分析與概括;采用穩(wěn)定裕度作為仿生六足機器人的靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)，利用機器人末端軌跡規(guī)劃技術對機器人的典型步態(tài)的運動軌跡進行了規(guī)劃，并在ADAMS搭建的虛擬樣機里進行了仿真研究，這些步態(tài)研究為機器人多運動方式提供了理論基礎。
　　為協(xié)調(diào)機器人多足控制，采用了中樞神經(jīng)模式控制機器人的步態(tài)?；诨ヒ稚窠?jīng)元建立了振蕩器模型，并利用振蕩器模型組建了六足機器人的CPG(Central PatternGenerat

3、or)控制網(wǎng)絡;采用單參數(shù)分析法和相關參數(shù)分析法對CPG模型特性進行仿真研究，得到CPG模型的參數(shù)對輸出的影響趨勢、參數(shù)之間的相互影響、以及保證方程穩(wěn)定振蕩的參數(shù)取值范圍。利用遺傳算法對CPG模型參數(shù)進行了整定。通過研究髖膝間的運動規(guī)律，構建半波函數(shù)實現(xiàn)髖膝之間的映射關系。利用MATLAB與ADAMS構建的虛擬樣機實現(xiàn)了對基于CPG控制的三足步態(tài)的仿真，并在實物樣機上對三足直線行走步態(tài)和三足定點轉(zhuǎn)彎步態(tài)進行了實驗，實驗結果驗證了機器人系