四足动物侧向冲击下的再平衡策略及其在四足机器人控制中的应用

项目名称： 四足动物侧向冲击下的再平衡策略及其在四足机器人控制中的应用

项目编号： No.51205194

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 机械工程学科

项目作者： 李宏凯

作者单位： 南京航空航天大学

项目金额： 26万元

中文摘要： 高动态适应性是高性能四足机器人的重要指标之一，但目前四足机器人还不具备四足动物那样高灵活性和高动态适应性的运动能力,尤其在外部冲击下的再平衡能力。经过亿万年的进化，动物形成了抵抗外部冲击的快速反应和稳定调节能力。因此，揭示并借鉴动物侧向冲击下的行为模式和调控规律，设计和规划四足机器人的抗侧向冲击策略具天然的合理性。项目拟通过研究四足动物（牧羊犬）在半刚性躯干（原始状态）状态和刚性躯干（身体用硬质材料包裹）状态侧向冲击下再平衡调节过程的运动生物力学规律，揭示动物两种状态下的抗外部冲击的行为模式和调控机理，由此丰富人们对动物在外界干扰情况下运动调节行为的认识，并为实际四足机器人侧向冲击下高效、灵活的再平衡调节方法的研究提供仿生学基础，对改进、提高四足机器人的整体性能具有实际指导意义。

中文关键词： 四足机器人；侧向冲击；再平衡；步态；运动力学

英文摘要： High dynamic adaptability is one of the important targets of high performance quadruped robot, but quadruped robots still don't have the high agile and dynamic adaptable locomotion ability like animal at present, especially to rebalance after extern disturbance of impulsion. Animals have the quick reaction and stability maintaining ability to resist extern impulsion after billions of years' evolution. So it is naturally reasonable to design and plan the strategy of resisting the lateral impulsion for quadruped robot by revealing and citing animals' reaction mechanism and behavior rules to rebalance. In this project, the motion biomechanics of shepherd dogs in the process of rebalancing with lateral impulsion in rigid trunk (free state) and semirigid trunk (the trunk was packaged by hard material) states will be studied, and the behavior mode and regulation mechanism will be revealed, which will enhance the acquaintance of regulation behavior of quadruped animal after extern disturbance and supports the bionic base for the study of high efficient and agile rebalance method of quadruped robots, which has the practical guidance and significance for the improvement and enhancement of robot's whole performance.

英文关键词： quadruped robot；lateral iimpact；rebalance；gait；motion mechanics