基于混沌神經(jīng)元的模塊化自重構(gòu)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、模塊化自重構(gòu)機(jī)器人由若干同構(gòu)的基本模塊相互連接組成，模塊結(jié)構(gòu)和功能上具備互換性，機(jī)器人可根據(jù)作業(yè)環(huán)境和執(zhí)行任務(wù)改變模塊之間的拓?fù)溥B接或關(guān)節(jié)形態(tài)，重構(gòu)出目標(biāo)構(gòu)型。與傳統(tǒng)機(jī)器人相比，模塊化機(jī)器人具有構(gòu)型不確定性、運(yùn)動(dòng)模式多樣性及目標(biāo)構(gòu)型可重構(gòu)性等特點(diǎn)，面向固定構(gòu)型機(jī)器人采用的運(yùn)動(dòng)控制策略難以適用。因此，發(fā)掘適用構(gòu)型廣泛、模型易生長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)控制方法，實(shí)現(xiàn)面向多種構(gòu)型的統(tǒng)一協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制，最大限度激發(fā)模塊化機(jī)器人多模式運(yùn)動(dòng)能力和構(gòu)型變化能力，是亟待

2、解決的熱點(diǎn)問題；針對(duì)模塊化機(jī)器人工作環(huán)境復(fù)雜多變的特點(diǎn)，研究構(gòu)型在不同環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)問題，具有重要研究意義。
　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是解決非線性問題的有效手段之一，本文采用基于混沌神經(jīng)元的運(yùn)動(dòng)控制策略，解決不同構(gòu)型多模式運(yùn)動(dòng)問題。設(shè)計(jì)基于延時(shí)反饋控制方法的混沌CPG單元，將混沌解穩(wěn)定到期望的系列周期軌道上；設(shè)計(jì)輔助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能單元如環(huán)境預(yù)處理網(wǎng)絡(luò)、速度調(diào)整單元、相位切換網(wǎng)絡(luò)等，結(jié)合混沌CPG，構(gòu)成模塊化機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。利用提

3、出的運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)蠕蟲、十字、多足等典型構(gòu)型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，解決構(gòu)型形態(tài)調(diào)節(jié)、運(yùn)動(dòng)切換、步態(tài)發(fā)生和全方位運(yùn)動(dòng)等問題，實(shí)現(xiàn)UBot機(jī)器人多模式運(yùn)動(dòng)。模型控制參數(shù)簡(jiǎn)單易調(diào)，激發(fā)運(yùn)動(dòng)模式豐富，適用構(gòu)型廣泛。
　　本文為UBot機(jī)器人設(shè)計(jì)環(huán)境感知系統(tǒng)，建立環(huán)境預(yù)處理網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信號(hào)融合、處理，結(jié)合運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成環(huán)境信息-電機(jī)運(yùn)動(dòng)的反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。針對(duì)典型障礙特征和環(huán)境激勵(lì)，提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)機(jī)制，進(jìn)行構(gòu)型穿越孔洞、失穩(wěn)自恢復(fù)

4、、避障、跨越臺(tái)階和躲避危險(xiǎn)運(yùn)動(dòng)仿真驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)構(gòu)型在復(fù)雜環(huán)境下運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)。模塊化機(jī)器人通過改變拓?fù)溥B接關(guān)系和模塊關(guān)節(jié)形態(tài)重新構(gòu)造自身結(jié)構(gòu)，涌現(xiàn)出豐富的運(yùn)動(dòng)構(gòu)型。本文闡述了模塊化機(jī)器人構(gòu)型變化的基本原理，針對(duì)拓?fù)洳蛔兊臉?gòu)型變化，建立變形控制器、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元等網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)型變化過程的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和環(huán)境自適應(yīng)；針對(duì)拓?fù)涓淖兊臉?gòu)型變化，分析六足構(gòu)型的可變化構(gòu)型，建立構(gòu)型變化運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制算法，解決復(fù)雜綜合變形過程中構(gòu)型運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制問題。
　　Ubo