仿生六足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與CPG控制研究.pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人不但要適應(yīng)已知結(jié)構(gòu)化環(huán)境，而且還要適應(yīng)非結(jié)構(gòu)化未知環(huán)境。足式機(jī)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(xiǎn)勘測、反恐防爆、軍事偵察等人類無法完成或危險(xiǎn)工作，在移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域具有重要的研究意義。由于六足機(jī)器人與兩足和四足步行機(jī)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(diǎn)，使其在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用非常廣泛。
　　機(jī)器人步態(tài)的研究對機(jī)器人穩(wěn)定行走具有重要的指導(dǎo)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(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了分析與概括;采用穩(wěn)定裕度作為仿生六足機(jī)器人的靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)，利用機(jī)器人末端軌跡規(guī)劃技術(shù)對機(jī)器人的典型步態(tài)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了規(guī)劃，并在ADAMS搭建的虛擬樣機(jī)里進(jìn)行了仿真研究，這些步態(tài)研究為機(jī)器人多運(yùn)動(dòng)方式提供了理論基礎(chǔ)。
　　為協(xié)調(diào)機(jī)器人多足控制，采用了中樞神經(jīng)模式控制機(jī)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(jī)器人的CPG(Central PatternGenerat

3、or)控制網(wǎng)絡(luò);采用單參數(shù)分析法和相關(guān)參數(shù)分析法對CPG模型特性進(jìn)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(jìn)行了整定。通過研究髖膝間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，構(gòu)建半波函數(shù)實(shí)現(xiàn)髖膝之間的映射關(guān)系。利用MATLAB與ADAMS構(gòu)建的虛擬樣機(jī)實(shí)現(xiàn)了對基于CPG控制的三足步態(tài)的仿真，并在實(shí)物樣機(jī)上對三足直線行走步態(tài)和三足定點(diǎn)轉(zhuǎn)彎步態(tài)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了機(jī)器人系