[发明专利]一种用于蛇形仿生机器人转弯运动的组合控制方法

摘要

本发明公开的一种用于蛇形仿生机器人转弯运动的组合控制方法，属于机器人控制领域。本发明包括如下步骤，引入用于调节幅值角α的幅值调整因子ζ，当φ<α时，采用方程组(5)控制实现蛇形仿生机器人转弯过程中蛇形曲线保持不变，保证转弯角度φ连续，提高运动稳定性。当φ>α时，蛇形仿生机器人在转弯过程中，同时进行转弯的操作和通过调节幅值调整因子ζ调节幅值角α，采用方程组(5)控制使蛇形仿生机器人转弯运动时保持转弯前的转弯角度φ和蛇形曲线，完成转弯的同时，蛇形仿生机器人的运动状态恢复到原始状态。本发明要解决的技术问题是，在具有切线控制法优点的基础上进一步减小转弯时间，增强蛇形仿生机器人的运动稳定性。θ(s)=α1cos(bs)0<s<sfζα1cos(bs)sf≤s≤szα1cos(b(s-sz)+π/2)+φs≥sz---(5)]]>

主权项

一种用于蛇形仿生机器人转弯运动的组合控制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：为减小转弯时间，增强蛇形仿生机器人的运动稳定性，引入用于调节幅值角α的幅值调整因子ζ(ζ＞0)，使得调节前的幅值角α1和调节后的幅值角α2满足公式(1)，α2＝ζα1   (1)步骤二：为保证变幅值后关节角度θ(s)变化的连续性，关节角度θ(s)应满足公式(2)，θ(s)＝α1cos(bsf)＝α2cos(bsf)＝0   (2)其中，b为比例系数，sf为变幅值时刻蛇形仿生机器人的运动距离，所述的变幅值时刻选在曲线切线角度变化率最大处的时刻；步骤三：当蛇形仿生机器人蛇头的方向运动到所需转弯角度φ时，利用如方程组(3)切线控制方程进行转弯运动，θ(sz)＝α2cos(bsz)＝φθ(s)=α1cos(b(s-sz)+π2)+φ---(3)]]>其中：α1＜φ＜α2，sz为转弯时刻蛇形仿生机器人的运动距离；步骤四：蛇形仿生机器人进入转弯时，关节角度θ(s)和转弯角度φ需满足公式(4)，lims→sz-θ(s)=lims→sz+θ(s)=φ---(4)]]>步骤五：蛇形仿生机器人在转弯处通过公式(1)至(4)联立得到方程组(5)，使得关节角度θ(s)是连续的；θ(s)=α1cos(bs)0<s<sfζα1cos(bs)sf≤s≤szα1cos(b(s-sz)+π/2)+φs≥sz---(5)]]>步骤六：蛇形仿生机器人转弯运动时，当转弯角度φ小于幅值角α时，即当φ＜α时，幅值调整因子ζ＝1，即α2＝α1，无需调整幅值角α，采用方程组(5)控制使蛇形仿生机器人转弯运动时保持转弯前的转弯角度φ和蛇形曲线，即实现蛇形仿生机器人转弯过程中蛇形曲线保持不变，保证转弯角度φ连续，提高运动稳定性；步骤七：蛇形仿生机器人转弯运动时，当转弯角度φ大于幅值角α时，即φ＞α时，蛇形仿生机器人在转弯过程中，同时进行转弯操作和通过调节幅值调整因子ζ调节幅值角α，使得幅值角α增大到满足φ＜α的合适值后，采用方程组(5)控制使蛇形仿生机器人转弯运动时保持转弯前的转弯角度φ和蛇形曲线，完成转弯的同时，蛇形仿生机器人的幅值角α恢复到原始幅值角α，蛇形仿生机器人不必再进行调整幅值角α，实现蛇形仿生机器人转弯过程中蛇形曲线保持不变，保证转弯角度φ连续，提高运动稳定性。