[发明专利]H型六足机器人及其行走控制方法

说明书

本发明公开了一种H型六足机器人及其行走控制方法，其中机器人包括H型机身、可转动设置于所述机身的六个C型腿和用于驱动所述C型腿转动的行走驱动系统；所述机器人的质量关于所述机身中心线对称分布；本机器人可以解决在行进过程中机身走偏的问题；该机器人的行走控制方法通过引入占地系数对CPG改进，有效解决了多种步态之间切换不平滑、不稳定的问题。

技术领域

本发明涉及一种机器人及其行走控制方法，特别是一种H型六足机器人。

背景技术

随着科学技术的进步，机器人得到迅猛发展，特别是六足机器人，其作为多足机器人的代表，可以在各种非结构化环境中移动，具有较强的环境适应性。通过已有资料查询发现，一般的六足轮腿式机器人的六条腿布置在在整体机身左右两侧，每边各有三条腿，如专利号CN201210273204.3的专利。这种腿布置方式会带来一个问题：当机器人以三足步态前进时，需要两组腿交替旋转行进，每组腿在机身两边分别为一个和两个，这样会机器人在左右方向受力不均，机器人在行进过程中无法保持机身沿直线行进。

另一方面，传统的机器人运动控制方法基本是：将步态控制程序先写入单片机，通过程序一次性走完步态或者根据地形来遥控切换步态。这两种方法都会带来一个问题：不能适应环境的快速变化，传统程序基本都是每种步态对应一个程序，每次步态切换都要从当前运动状态回到另一种步态的准备状态，中间存在一个暂停状态，这样导致切换不迅速、不稳定、不平滑；

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种在行进过程中机身走偏的问题的H型六足机器人，以及通过改进CPG实现多种步态之间的平稳顺滑切换的六足机器人行走控制方法。

本发明的H型六足机器人，包括H型机身、可转动设置于所述机身的六个C型腿和用于驱动所述C型腿转动的行走驱动系统；六个所述C型腿分别为左前腿、中前腿、右前腿、左后腿、中后腿和右后腿；所述机器人的质量关于所述机身中心线对称分布；所述左前腿、中前腿和右前腿的转轴同轴，左后腿、中后腿和右后腿的转轴同轴，且所述中前腿和中后腿位于机身的中心线。

进一步，所述行走驱动系统至少包括一一对应驱动六个所述C型腿转动的电机和CPG振荡器；各所述CPG振荡器之间都相互双向耦合，输出类正弦函数波形信号，并通过映射函数将所述信号映射到机器人的关节空间，从而实现机器人的运动控制。

本发明还公开了一种用于所述的H型六足机器人的行走控制方法，包括以下步骤：

s1.根据人工遥控，向CPG网络发送步态切换控制指令；

s2.CPG网络收到切换指令后，根据模型方程，改变生成目标步态的相位差和占地系数；

s3.通过映射函数，将生成的相位差信号映射到各个关节的控制信号；

s4.机器人根据各个关节控制信号实现各种步态运动。

进一步，所述CPG振荡器采用Hopf模型建立，并选择全连接控制网络，所述控制网络的表达式为：

其中，σ为收敛因子；R为极限环的半径；ω为振荡频率；Δ为耦合项；所述耦合项Δ表示为：

其中，为第j个神经元振荡器相对于第i个神经元振荡器的相位差，λ为耦合系数。

进一步，步骤s3中，所述映射函数表示为：

其中θ_s为支撑相，θ_t为摆动相。

进一步，步骤s2中，所述Hopf模型通过引入占地系数和关节平均转速加以改进后得到模型表示为：