机器人节律运动控制框架模型研究

项目名称： 机器人节律运动控制框架模型研究

项目编号： No.51305396

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 周春琳

作者单位： 浙江大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 节律运动如步行中腿的交替配合、飞行时翅膀的拍动、游动时鱼鳍的摆动等等，是动物运动的普遍形式。受到动物的启发，节律运动也是机器人获得移动能力的一种基本运动模式。本课题将利用耦合非线性振荡器网络（CNLO）这类近年来发展起来的描述节律运动的新方法，以实现机器人运动在线生成、多自由度动作协调、不同动作模式在线平滑切换、对接触环境具有适应性这些特性为目标，研究一种不依赖于特定的机器人、具有广泛的适用性的机器人节律运动控制框架。同时，课题将在两类形态、结构和功能完全不同的机器人系统上展开实验，利用节律运动控制框架实现四足步行机器人的在线步态生成与平滑切换，以及基于人工肌肉群驱动的仿生波动鳍多自由度协调推进运动控制。课题将针对目前 CNLO 网络在控制机器人运动过程中的存在若干理论问题和实现问题，如网络的构成形式、耦合机理等展开深入研究，期望为完善基于CNLO的节律运动控制方法提供更加完备的理论依据。

中文关键词： 节律运动；机器人；中枢模式发生器；四足步行；

英文摘要： Rhythmic movement patterns are commonly seen in the locomotion of animals，such as alternate swing of walking legs, flapping of flying wings, and oscillating in the swimming of fish fins, etc. Inspired by animal's locomotion patterns, rhythmnic movements are also fundamental motion elements for robots to achieve mobility. In this study, by using the network of coupled non-linear oscillators, a robot-independent control framework for rhythmic movements will be studied. It is expected that by using the framework, several properties in the locomotion control of robots will be obtained: online generation of gait patterns, coordination of multiple degrees-of-freedom (DOFs), smooth online transition of different movements, and adptiveness to the surrounding environments. In order to illustrate the effectiveness of the framework, experiments on two robot systems with completely different mechanical structure and functions will be conducted. The framework will be applied on a quadrupped robot to achieve online gait generation and smooth gait transition. It will be also used to coordinate multiple DOFs of a biomimetic undulaotry fin of a fish robot in order to achieve propulsion. The research will focus on several theretical and implementation issues in the motion control of robots such as the structure of the network and

英文关键词： rhythmic movements；robot；central pattern generator；quadruped walking；