实现动物节律运动的足式仿生机器人控制方法及装置

摘要

实现动物节律运动的足式仿生机器人控制方法及装置，属仿生机器人运动控制技术领域。本发明采用与动物相似的节律运动控制机理，利用高层控制层、模式发生层及驱动执行层三个功能层进行控制。所述的模式发生层利用神经元振荡器通过权重矩阵互相耦合构成模式发生器，产生机器人髋关节的节律运动信号，该节律运动信号经过髋－膝关节映射函数变换，得到同腿膝关节的关联控制信号，使该机器人具有灵活多变、敏捷适应的仿生运动功能，能产生动物的四种典型步态：自由行走、小跑、遛步、奔跑，自由行走速度约为0.3m/s，并能进行步态之间的相互转化，能够实现上10°左右斜坡、跨越2cm高的障碍等功能。

主权项

1.一种实现动物节律运动的足式仿生机器人控制装置，该装置包括含有受控的髋关节与膝关节的足式仿生机器人本体，伺服放大器，传感装置以及控制计算机，系统电源，其特征在于：每个关节均由伺服电机带动；所述的传感装置包括与伺服电机同轴连接的编码器，安装在机器人本体内的可测姿态的倾角传感器、安装在各关节摆动轨迹上的限位开关，足端前部的接触开关；所述的控制计算机包括含有高层调控软件的控制上位机和含有对机器人实行节律运动控制程序的控制下位机，控制上位机通过ISA总线与控制下位机相连；所述的下位机采用以数字信号处理器为核心的多轴伺服运动控制器，该多轴伺服运动控制器含有可产生中断信号的定时器；所述的倾角传感器与下位机的模/数转换通道相连，所述的限位开关和接触开关分别与下位机的数字输入端相连；所述的编码器的输出端分别与伺服放大器和下位机的编码器接口相连；控制下位机的数/模转换通道与伺服放大器上的伺服信号接收端相连，其数字输出端与伺服放大器上的使能端口相连，伺服放大器再通过伺服信号输出端与机器人本体上的各伺服电机相连。