基于運動約束的四足機器人生物運動規(guī)劃方法.pdf

1、人類認識自然改造自然，不斷的從自然界中得到靈感和啟發(fā)。有生命的動物是大自然的奇跡，模仿動物做出能和大自然相媲美的仿生機器人一直是人類還沒有完成的夢想。大自然中四足動物居多，在奔跑的速度、復(fù)雜地形的適應(yīng)、運動的靈活上，它們一直是佼佼者。在億萬年的進化中，四足動物充分展現(xiàn)了大自然巧奪天工的創(chuàng)作力量。人們希望能從這億萬年的經(jīng)驗上得到啟發(fā)，在不同層次上模仿四足動物，構(gòu)造奔跑速度快、運動靈活、能適應(yīng)復(fù)雜地形的四足仿生機器人。
　　本研究群主

2、要內(nèi)容包括：⑴對比國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，國內(nèi)在四足機器人的研究領(lǐng)域還有一定差距。在國家863項目《高性能四足仿生機器人研究》的推動下，各大院校加速了四足機器人理論的應(yīng)用研究，并研制了五臺四足仿生機器人樣機。差距逐漸縮小，還有許多研究工作需要開展。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Matsuoka振蕩器模型對四足機器人進行生物運動規(guī)劃，研究了生物運動規(guī)劃的可行性。介紹了生物運動規(guī)劃過程，設(shè)計并推導(dǎo)了足底軌跡方程和膝、踝、

3、髖前關(guān)節(jié)的運動約束方程，結(jié)合中樞模式發(fā)生器生成規(guī)劃曲線。⑶結(jié)合教研室四足機器人樣機的物理結(jié)構(gòu)特點搭建了中樞模式發(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)整對規(guī)劃周期和幅值的影響。并通過遺傳算法對參數(shù)進行優(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，滿足四足機器人規(guī)劃需求。在選定參數(shù)的基礎(chǔ)上，做了動靜轉(zhuǎn)換的研究，實現(xiàn)了中樞模式發(fā)生器的起振與停振，最后通過動靜轉(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)生器可以通過改變