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生物诱导的机器人行走控制研究进展

吴启迪  刘成菊  张家奇  陈启军  
【摘要】:相对于轮式移动机器人,足式机器人本体容易跨越障碍,通过崎岖不平的地面,具有更强的运动灵活性和环境适应性.但由于多冗余自由度、重心变化等问题使得足式机器人行走控制非常复杂.目前,行走控制方法主要基于编程作业机制,即预先计算轨迹、步态等,这一方法不仅本身非常复杂,缺乏一般性,而且无法解决环境适应性问题,使得足式机器人本体特性不能得到充分的发挥.改变传统的思维模式,研究和抽象生物的行走机理并加以模仿可能是突破机器人行走控制瓶颈的有效途径,已引起科学家的广泛关注.基于中枢模式发生器(central pattern generator,CPG)的生物诱导行走控制方法是这一思路的典型代表,已经得到广泛关注并在机器人行走控制中取得了初步实验结果.文中回顾了CPG的生物学机理,介绍了其生物学存在依据、结构特性;从控制工程的角度,介绍了CPG的工程模拟、特性分析、以及目前在机器人行走控制中的研究进展;结合现有研究指出了该方法面临的困难、存在的问题及未来研究方向.

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