基于CPG的仿生六足机器人行为自适应研究

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足式机器人较其他移动机器人而言,拥有着更加灵活的运动方式,更加适合在崎岖的、复杂的山地和野外工作,所以获得了国内外学者的密切关注。相比四足机器人,六足机器人在机身结构上具有更好的稳定性和负载能力,所以更容易先一步的实现实际应用。目前,六足机器人在平坦路面上的研究较为成熟,而在崎岖的野外环境下,六足机器人还不能发挥应有的优势。本文通过对机器人质心、机器人足端和外界环境三者之间运动关系的分析,在不修改CPG(Central Pattern Generator)模型的前提下,面对崎岖地形提出了一种控制方式,实现了六足机器人在非结构化地形下的全向运动。首先,了解和分析国内外现有六足机器人的机身结构、硬件以及控制方法,然后在此基础上,构建出自己的仿生六足机器人实验平台,并对机器人足端进行正逆运动学分析、工作空间分析和工作力矩分析,寻求最优工作空间。在同等条件下,尽量延长电池的续航时间。使用谐波振荡器生成合适的驱动信号,通过相位延迟的方式,实现了六足机器人的多种步态。并将其与机器人的质心规划、机器人的足端规划相结合,实现了六足机器人在平坦路面下的运动。最后,将高低不平的崎岖路面分为凸起和凹陷两种不同的情况。面对不同情况,从机器人和外界环境的运动关系入手,以力传感器为触地反馈,对机器人的运动状态进行重新划分,对机器人的运动轨迹重新规划,实现了六足机器人在非结构化地形下的全向运动。通过机身高度实验和机身腿部伸展实验对机器人的最优工作空间进行验证。通过凸起路面实验、凹陷路面实验以及复杂路面的全向运动实验,验证机器人在非结构化地形下的控制策略。实验结果表明这种控制策略具有良好的可靠性和稳定性,机器人在崎岖路面下的各种运动都十分平稳。
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