[发明专利]仿生蛇形机器人运动步态规划方法、系统、设备及介质

说明书

本发明公开了一种仿生蛇形机器人运动步态规划方法、系统、设备及介质，所述方法包括：获取蛇的蜿蜒运动轨迹图像；根据蛇的蜿蜒运动轨迹图像，构建轨迹函数；在轨迹函数中加入时间变量，得到随时间动态的运动轨迹函数；求出运动轨迹函数的曲率；根据运动轨迹函数的曲率，将轨迹位置转化为蛇身长度，得到曲率函数；根据曲率函数，确定仿生蛇形机器人的舵机转动参数，以完成仿生蛇形机器人的运动步态规划。本发明可以让仿生蛇形机器人在最简单的方式下实现对真蛇各种运动的模拟，提高了给仿生蛇形机器人做步态规划的高效性，有效地降低了仿生蛇形机器人步态规划的复杂度。

技术领域

本发明涉及一种仿生蛇形机器人运动步态规划方法、系统、设备及介质，属于机器人运动步态控制技术领域。

背景技术

步态规划是使机器人按照规划的步态运动的一种控制方法。步态规划的方法大致有一下几种：仿生学方法、智能学习算法、模型简化等。基于仿生学的步态规划方法是蛇形机器人最主流的步态规划方法，首先蛇形机器人是模仿蛇的形态和行为制造的机器人，它具有类蛇的机械结构，基于仿生学的步态规划方法是使用仪器记录蛇蜿蜒或蠕动时的运动数据，然后对记录的数据进行分析和处理，最后要修正使其符合蛇形仿生机器人的驱动方式，质量分布，和机械结构。最后将修正后的数据作为机器人的输入控制参数。仿生学是20世纪60年代出现的一门综合性边缘学科，它由生命科学和工程技术科学相互渗透、相互结合而成。可以说仿生学的研究对科学技术和社会的发展起着举足轻重的作用。仿生系统以其能体现和再现生命特征成为现代研究的重点课题。生命系统的自主运动和适应能力的物理实现不仅能够把人从繁重、危险、单调乏味的工作环境中解脱出来，而且能够代替人在危险场合完成复杂作业。仿生学将生命原理应用到工程系统的研究和设计中，尤其对当今日益发展的机器人学科起到了巨大的推动作用，促进了仿生机器人领域的蓬勃发展。但是由真实的蛇行运动经过仿生学研究后修改为机器人的输入控制参数往往需要很大的工作量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种仿生蛇形机器人运动步态规划方法、系统、设备及介质，其可以让仿生蛇形机器人在最简单的方式下实现对真蛇各种运动的模拟，提高了给仿生蛇形机器人做步态规划的高效性，有效地降低了仿生蛇形机器人步态规划的复杂度。

本发明的第一个目的在于提供一种仿生蛇形机器人运动步态规划方法。

本发明的第二个目的在于提供一种仿生蛇形机器人运动步态规划系统。

本发明的第三个目的在于提供一种计算机设备。

本发明的第四个目的在于提供一种存储介质。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种仿生蛇形机器人运动步态规划方法，所述方法包括：

获取蛇的蜿蜒运动轨迹图像；

根据蛇的蜿蜒运动轨迹图像，构建轨迹函数；

在轨迹函数中加入时间变量，得到随时间动态的运动轨迹函数；

求出运动轨迹函数的曲率；

根据运动轨迹函数的曲率，将轨迹位置转化为蛇身长度，得到曲率函数；

根据曲率函数，确定仿生蛇形机器人的舵机转动参数，以完成仿生蛇形机器人的运动步态规划。

进一步的，所述根据蛇的蜿蜒运动轨迹图像，构建轨迹方程，具体包括：

根据蛇的蜿蜒运动轨迹图像，得到关于轨迹的初步拟定函数；

选取特征点，将特征点坐标代入初步拟定函数，求出初步拟定函数内幅值、频率和初相位的关系式；

根据幅值、频率和初相位的关系式，构建轨迹函数。

进一步的，所述初步拟定函数如下式：