動態(tài)性、適應(yīng)性、穩(wěn)定性是四足機器人研究的重難點,現(xiàn)有的控制方法中,基于模型的控制方法需要對自身和環(huán)境進(jìn)行精確的建模,工作量大,運動規(guī)劃復(fù)雜,降低了控制的實時性。而基于行為的方法,沒有高層的調(diào)節(jié),同時也無法進(jìn)行全局規(guī)劃,靈活性較差,有一定的局限性�；谏锏腃PG控制可以在缺乏高層調(diào)節(jié)和傳感信息的情況下,自發(fā)產(chǎn)生穩(wěn)定的節(jié)律信號,控制生物實現(xiàn)基本的節(jié)律運動,結(jié)構(gòu)簡單,適應(yīng)性較強,同時不需要對環(huán)境和自身進(jìn)行建模,減少了工作量,節(jié)約時間,被廣泛地應(yīng)用于足式機器人的運動控制中。但是,機器人的CPG控制在協(xié)調(diào)性、適應(yīng)性等方面有所欠缺,不能很好地模擬生物的特性。本文基于生物學(xué)的角度,對CPG輸出和關(guān)節(jié)驅(qū)動的映射展開研究,建立了二者的映射函數(shù),構(gòu)建了引入反射協(xié)調(diào)的多層CPG網(wǎng)絡(luò)四足機器人運動控制系統(tǒng)。首先,通過對CPG控制和生物特性的深入研究,分析了四足動物行走步態(tài)下的運動特性和各關(guān)節(jié)運動軌跡,總結(jié)出關(guān)節(jié)間的運動規(guī)律�；趧游锏姆瓷錂C制,通過在多層CPG網(wǎng)絡(luò)中引入牽張反射、姿勢反射、對側(cè)伸肌反射,對CPG輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)。構(gòu)建了四足機器人髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的CPG輸出和關(guān)節(jié)驅(qū)動的映射函數(shù),使多層CPG... 

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 CPG神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 基于CPG網(wǎng)絡(luò)的機器人控制研究現(xiàn)狀
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 CPG輸出和關(guān)節(jié)驅(qū)動之間的映射研究
    2.1 引言
    2.2 四足動物關(guān)節(jié)運動簡介
    2.3 CPG網(wǎng)絡(luò)的節(jié)律信號分析
    2.4 反射協(xié)調(diào)模型的建立
        2.4.1 機器人運動控制反射協(xié)調(diào)框架
        2.4.2 姿勢反射模型構(gòu)建
        2.4.3 牽張反射模型構(gòu)建
        2.4.4 對側(cè)伸肌反射模型構(gòu)建
    2.5 四足機器人CPG輸出和關(guān)節(jié)驅(qū)動映射函數(shù)構(gòu)建
        2.5.1 四足機器人髖關(guān)節(jié)映射函數(shù)
        2.5.2 四足機器人膝關(guān)節(jié)映射函數(shù)
        2.5.3 四足機器人踝關(guān)節(jié)映射函數(shù)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于多層CPG網(wǎng)絡(luò)的四足機器人控制系統(tǒng)構(gòu)建
    3.1 引言
    3.2 多層CPG神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究
    3.3 基于多層CPG神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建
        3.3.1 節(jié)律發(fā)生層模型構(gòu)建
        3.3.2 模式發(fā)生層模型構(gòu)建
        3.3.3 運動神經(jīng)元層模型構(gòu)建
        3.3.4 反射協(xié)調(diào)層模型構(gòu)建
    3.4 仿真實驗
    3.5 本章小結(jié)
第4章 四足機器人仿真與實物實驗研究
    4.1 引言
    4.2 機器人運動學(xué)與實驗平臺研究
        4.2.1 四足機器人運動學(xué)建模
        4.2.2 四足機器人仿真平臺搭建
    4.3 機器人協(xié)調(diào)運動控制分析
        4.3.1 單腿關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運動分析
        4.3.2 腿間協(xié)調(diào)運動分析
    4.4 四足機器人運動實驗及結(jié)果分析
        4.4.1 參數(shù)設(shè)置
        4.4.2 仿真動畫過程
        4.4.3 運動仿真結(jié)果及分析
    4.5 四足機器人實驗研究
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于足端軌跡規(guī)劃算法的液壓四足機器人步態(tài)控制策略[J]. 王立鵬,王軍政,汪首坤,何玉東.  機械工程學(xué)報. 2013(01)
[2]基于生物中樞模式發(fā)生器原理的四足機器人[J]. 鄭浩峻,張秀麗,關(guān)旭,汪勁松.  清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2004(02)
[3]基于CPG原理的機器人運動控制方法[J]. 鄭浩峻,張秀麗,李鐵民,段廣洪.  高技術(shù)通訊. 2003(07)

博士論文
[1]復(fù)雜地形環(huán)境中四足機器人行走方法研究[D]. 張帥帥.山東大學(xué) 2016
[2]基于多層CPG的足式機器人運動控制研究[D]. 王婷婷.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]類豹型四足機器人高速運動及其控制方法研究[D]. 王鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]四足機器人節(jié)律運動及環(huán)境適應(yīng)性的生物控制研究[D]. 張秀麗.清華大學(xué) 2004

碩士論文
[1]基于關(guān)節(jié)耦合與分層反射的雙足機器人CPG控制方法研究[D]. 吳靜遠(yuǎn).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]四足機器人動態(tài)穩(wěn)定性分析及運動控制研究[D]. 付博.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[3]基于非線性振子的CPG步態(tài)生成器及其運動控制方法研究[D]. 于海濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009



本文編號：3700683