基于運(yùn)動(dòng)約束的四足機(jī)器人生物運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法.pdf

1、人類認(rèn)識(shí)自然改造自然，不斷的從自然界中得到靈感和啟發(fā)。有生命的動(dòng)物是大自然的奇跡，模仿動(dòng)物做出能和大自然相媲美的仿生機(jī)器人一直是人類還沒(méi)有完成的夢(mèng)想。大自然中四足動(dòng)物居多，在奔跑的速度、復(fù)雜地形的適應(yīng)、運(yùn)動(dòng)的靈活上，它們一直是佼佼者。在億萬(wàn)年的進(jìn)化中，四足動(dòng)物充分展現(xiàn)了大自然巧奪天工的創(chuàng)作力量。人們希望能從這億萬(wàn)年的經(jīng)驗(yàn)上得到啟發(fā)，在不同層次上模仿四足動(dòng)物，構(gòu)造奔跑速度快、運(yùn)動(dòng)靈活、能適應(yīng)復(fù)雜地形的四足仿生機(jī)器人。
　　本研究群主

2、要內(nèi)容包括：⑴對(duì)比國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)在四足機(jī)器人的研究領(lǐng)域還有一定差距。在國(guó)家863項(xiàng)目《高性能四足仿生機(jī)器人研究》的推動(dòng)下，各大院校加速了四足機(jī)器人理論的應(yīng)用研究，并研制了五臺(tái)四足仿生機(jī)器人樣機(jī)。差距逐漸縮小，還有許多研究工作需要開(kāi)展。⑵介紹了中樞模式發(fā)生器的概念以及模型，并利用清華大學(xué)改進(jìn)Matsuoka振蕩器模型對(duì)四足機(jī)器人進(jìn)行生物運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，研究了生物運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的可行性。介紹了生物運(yùn)動(dòng)規(guī)劃過(guò)程，設(shè)計(jì)并推導(dǎo)了足底軌跡方程和膝、踝、

3、髖前關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)約束方程，結(jié)合中樞模式發(fā)生器生成規(guī)劃曲線。⑶結(jié)合教研室四足機(jī)器人樣機(jī)的物理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)搭建了中樞模式發(fā)生器的仿真模型，研究了仿真參數(shù)的選取，和參數(shù)的在線調(diào)整對(duì)規(guī)劃周期和幅值的影響。并通過(guò)遺傳算法對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。將優(yōu)化結(jié)果應(yīng)用于仿真中，得到穩(wěn)定振蕩的平滑曲線，滿足四足機(jī)器人規(guī)劃需求。在選定參數(shù)的基礎(chǔ)上，做了動(dòng)靜轉(zhuǎn)換的研究，實(shí)現(xiàn)了中樞模式發(fā)生器的起振與停振，最后通過(guò)動(dòng)靜轉(zhuǎn)換的原理做了步態(tài)轉(zhuǎn)換的研究，證明了中樞模式發(fā)生器可以通過(guò)改變