基于CPG網(wǎng)絡(luò)的六足機器人行走步態(tài)規(guī)劃方法研究.pdf

1、足式機器人具有移動靈活、機動性良好和能耗較低的特點,可以適應崎嶇的地面結(jié)構(gòu),其研究方向又分為四足、六足和八足,其中六足機器人在穩(wěn)定性上比四足機器人高,而在控制方式上又比八足機器人簡單,因此本文將以六足機器人為對象,對其控制步態(tài)行走和避障步態(tài)進行研究。
　　文中首先分析六足機器人三角步態(tài)、四足步態(tài)和波動步態(tài)各自的特點和穩(wěn)定性,以及三種步態(tài)中機器人重心與相應支撐多邊形的關(guān)系,并對腿部進行正運動學計算,分別采用六次多項式和五次多項式約束

2、條件分別規(guī)劃足端擺動軌跡和支撐軌跡。
　　為了實現(xiàn)機器人行走中腿部的控制,采用 Matsuoka的數(shù)學模型建立CPGs(Central Pattern Generators)節(jié)律運動的振蕩器,該振蕩器屬于非線性耦合四階系統(tǒng),具有強耦合、高維數(shù)和多變量的特點,通過傅里葉級數(shù)推導波形輸出與模型參數(shù)之間的近似關(guān)系,采用觀察法和相平面法進行參數(shù)分析和調(diào)整。通過輸出信號與機器人腿部關(guān)節(jié)舵機運動范圍建立映射關(guān)系,并采用離線的方式驗證該模型輸出

3、的可行性,最后建立整體CPGs振蕩器的關(guān)節(jié)拓撲控制結(jié)構(gòu)。為預估六足機器人按所規(guī)劃軌跡運動過程中關(guān)節(jié)的驅(qū)動力矩,采用 ADAMS軟件建立其動力學模型,將所規(guī)劃的數(shù)據(jù)導入后,開展了動力學仿真研究。
　　跨越障礙是六足機器人應用的關(guān)鍵問題之一,因此論文還研究了避障和踏空兩種步態(tài),通過腿部的二次規(guī)劃,即足端遇到障礙物或沒有支撐點時在原來規(guī)劃曲線發(fā)生斷點的位置前向擴大運動幅度再一次規(guī)劃運行軌跡的方式來實現(xiàn)。
　　最后,利用實際六足機器