[发明专利]Pitch-Yaw结构的模块化机器人蜿蜒运动步态控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人、测量方法、几何、图形学、控制工程等领域，尤其是模块化机器人的运动步态控制方法。

背景技术

关于模块化蛇形机器人运动曲线的规划主要有两种方法：一种是单纯从仿生学的研究角度出发，从蛇类生物的身体结构及其运动形式中观察蛇类生物运动曲线的一些规律，并反复进行实验验证，以此来指导和规划蛇形机器人的运动曲线，主要是通过控制个模块之间相对转角的变化规律，来达到控制蛇形机器人运动曲线的形状，该方法比较简单并且容易操作。另一种是建立蛇形机器人的动力学运动方程，在此基础上选取合适的控制参数，来优化控制蛇形机器人运动曲线的变量。该方法相对比较复杂，因为需要准确的动力学运动方程和选取合适的优化参数。

目前，国内外仿生学研究学者通过大量观和模拟蛇类生物的运动曲线，通过实验反复验证，总结了很多可以用在蛇形机器人运动划中的蛇形运动曲线，其中，Hirose提出的serpenoid曲线，是比较典型的，被大多数蛇形机器人广泛采用，也在实验中证明该种曲线运动形式是很有效并且可靠的。其存在的缺陷是：不方便应用于机器人实体、实用性较差。

发明内容

为了克服已有现有蛇形运动曲线控制方法的不方便应用于机器人实体、实用性较差的不足，本发明提供一种方便应用于机器人实体、实用性良好的Pitch-Yaw结构的模块化机器人蜿蜒运动步态控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种Pitch-Yaw结构的模块化机器人蜿蜒运动步态控制方法，所述模块化机器人由多个拼装模块相连，将一个拼装模块的左底板与相邻拼装模块的右底板以90度旋转连接，相互间隔的拼装模块布置方式相同，每个拼装模块绕舵机的转轴转动，所述舵机的转轴连接用以控制舵机的转轴旋转角度的发生器，所述运动步态控制方法包括：

1)、设定所有的模块都在相同的周期内运动：T_i＝T，其中T表示机器人的运动周期，T_i表示第i个模块的运动周期；所有的模块分成两组：水平模块和垂直模块，V_i，H_i with i，j∈{1，2L，n/2}；所有的水平模块和垂直模块分别有相同的幅角：A_H，A_V；所有的水平模块和垂直模块分别都有相同的偏移量：O_H，O_V；所有相邻的水平模块相位差和所有相邻的垂直模块相位差分别都是：ΔΦ_H，ΔΦ_V；设定相邻水平模块和垂直模块之间的相位差为：ΔΦ_HV；

2)、设置控制参数：A_V，A_H，ΔΦ_V，ΔΦ_H，ΔΦ_HV，O_V，O_H，T；

3)、参数A_V，ΔΦ_V，O_V控制水平模块，参数A_H，ΔΦ_H，O_H控制垂直模块，参数ΔΦ_HV控制两组模块之间的关系，控制两组模块的数学模型如公式(1)和公式(2)：