干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 一种蛇形机器人蜿蜒运动的实现及环境适应性研究

Arid

	一种蛇形机器人蜿蜒运动的实现及环境适应性研究
其他题名	Research on realization and environmental adaptability of serpentine locomotion for a snake robot
	高琴 1; 王哲龙 1; 胡卫建 2; 赵兰迎 2
来源期刊	大连理工大学学报
ISSN	1000-8608
出版年	2015
卷号	55 期号:2 页码:203-208
中文摘要	生物蛇数量众多的脊椎骨以及无足的身体结构,使其形成了特殊的蜿蜒式前进步态,能够广泛适应于草地、沙漠和湖泊等起伏地形,这种节律性的运动方式被证明是由中枢模式发生器(CPG)控制的.利用Hopf振荡器的稳态特性建立了能够实现蛇形机器人蜿蜒步态的CPG步态控制网络,依据蛇形机器人的模型仿真器得到了控制蜿蜒运动的CPG网络参数,并利用该网络的输出蛇形机器人成功实现了前进.根据Hopf振荡器对控制参数突然变化的良好适应性,通过在线调整得到了新的输出.讨论了面对复杂环境时蛇形机器人转弯运动的实现以及改变蛇形机器人身体S波构形来提高其环境适应性的方法.在蛇形机器人样机上的实验证明了基于CPG的运动控制方法在蛇形机器人蜿蜒运动上的有效性.
英文摘要	With a limbless body consisting of a large number of vertebrations, biological snakes form a specially rhythmic movement called serpentine locomotion, which makes themselves survive widely in rugged terrains, such as grasslands, deserts and lakes. It has been proved that the rhythmic movement pattern is controlled by a central pattern generator (CPG). Hopf oscillators featured by stable limit cycle are used to construct a CPG-based control network for achieving serpentine gait for a snake robot. By a simulator of a snake robot, preliminary parameters of the CPG network for its serpentine locomotion are obtained,and the snake robot achieves moving forward using these outputs. New output of the proposed CPG network is generated by on-line modifying parameters of the Hopf oscillators owing to its good adaptability to abrupt change of control parameters. The methods of a snake robot adapting to an unstructured environment by turning motion or changing its number of S-curve are discussed. Experiments on a snake robot prototype demonstrate the effectiveness of CPG-based control method in serpentine locomotion.
中文关键词	蛇形机器人 ; Hopf振荡器 ; 蜿蜒运动 ; 转弯运动 ; 相位
英文关键词	snake robot Hopf oscillator serpentine locomotion turning motion phase
语种	中文
国家	中国
收录类别	CSCD
WOS类目	AUTOMATION CONTROL SYSTEMS
WOS研究方向	Automation & Control Systems
CSCD记录号	CSCD:5394437
资源类型	期刊论文
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/232461
作者单位	1.大连理工大学控制科学与工程学院, 大连, 辽宁 116024, 中国; 2.中国地震应急搜救中心, 北京 100049, 中国
推荐引用方式 GB/T 7714	高琴,王哲龙,胡卫建,等. 一种蛇形机器人蜿蜒运动的实现及环境适应性研究[J],2015,55(2):203-208.
APA	高琴,王哲龙,胡卫建,&赵兰迎.(2015).一种蛇形机器人蜿蜒运动的实现及环境适应性研究.大连理工大学学报,55(2),203-208.
MLA	高琴,et al."一种蛇形机器人蜿蜒运动的实现及环境适应性研究".大连理工大学学报 55.2(2015):203-208.