基于CPG仿蟹機器人控制方法研究.pdf

1、足式仿生機器人行走過程中具有離散的落足點，使其對復雜非結構環(huán)境的適應能力更強，穩(wěn)定性更好，受到各國研究者的普遍重視，成為現(xiàn)今機器人研究領域的熱點。隨著機器人技術的不斷發(fā)展，人類對機器人的運動性能提出了更高的要求。在滿足穩(wěn)定行走的基礎上，機器人的仿生控制方法以及復雜環(huán)境適應性等研究方向越來越受到人們的廣泛關注。針對多足機器人在復雜地形行走時遇到的運動控制復雜、機體穩(wěn)定性差，足端沖擊力強等問題，重點研究仿蟹機器人基于CPG的運動控制方法和復

2、雜地形下自適應控制策略等內(nèi)容，通過搭建樣機平臺，開展機器人行走實驗研究，驗證所提出理論的正確性和可行性。
　　結合課題研究目的，通過對螃蟹的生理結構和運動機理進行仿生學研究，設計了六足仿蟹機器人的整體方案，包括機械結構和控制系統(tǒng)。在對螃蟹肢體結構進行簡化的基礎上，基于模塊化的思想設計三自由度舵機驅(qū)動步行足，利用D-H法建立了步行足的運動學模型，并對步行足的足端工作空間進行了簡要的分析。針對仿蟹機器人的控制需求，構建了基于PC104

3、的分層式控制系統(tǒng)，并對控制系統(tǒng)的硬件構成進行簡單介紹。
　　對多足機器人的運動控制方法進行了分析，針對六足仿蟹機器人重點研究基于CPG的運動控制理論。模擬生物神經(jīng)元，建立CPG振蕩器數(shù)學模型，并對振蕩器極限環(huán)和模型參數(shù)進行分析。通過引入旋轉(zhuǎn)矩陣實現(xiàn)神經(jīng)振蕩器的耦合和相對相位的預測，并對互耦振蕩器的輸出形式進行分析。依據(jù)仿蟹機器人運動控制的要求，引入高層調(diào)節(jié)機制，構建了機器人CPG網(wǎng)絡模型，分析了網(wǎng)絡模型參數(shù)對輸出形式的影響。

4、>　　對仿蟹機器人基于CPG的波形步態(tài)生成和復雜環(huán)境下的自適應控制策略進行研究。采用神經(jīng)網(wǎng)絡構建CPG節(jié)律信號與關節(jié)驅(qū)動角度之間的關系，實現(xiàn)步行足足端軌跡的規(guī)劃。通過調(diào)整占地系數(shù)，實現(xiàn)基于CPG的波形步態(tài)生成與轉(zhuǎn)換。在控制系統(tǒng)中引入反射機制，對復雜地形下基于軌跡庫思想的機器人自適應控制進行分析。
　　最后對于仿蟹機器人環(huán)境適應性步態(tài)生成理論進行了實驗研究。其中包括基于CPG的機器人波形步態(tài)生成與轉(zhuǎn)換實驗和復雜環(huán)境下機器人的自適應行