[发明专利]一种仿鱼游动机器人运动控制装置及方法

权利要求书

1.一种仿鱼游动机器人运动控制装置，包含仿鱼游动机器人的左胸鳍、右胸鳍和多个尾部摆动关节，左胸鳍、右胸鳍位于头部左右两侧，其特征在于：

具有多个CPG单元，包括：左胸鳍CPG单元、右胸鳍CPG单元和多个关节CPG单元；

具有多个模块化仿鱼推进的关节J_N构成机器人的尾部；

具有一饱和函数单元接收外部输入激励信号在线计算处理生成各个CPG单元的控制信号；

所述左胸鳍CPG单元和所述右胸鳍CPG单元分别固设于左胸鳍、右胸鳍上，所述左胸鳍CPG单元和右胸鳍CPG单元与饱和函数单元连接，在控制信号的控制下左胸鳍CPG单元和右胸鳍CPG单元控制左胸鳍和右胸鳍运动；

所述多个关节J_N依仿鱼游动机器人的纵轴方向及头部的一端顺序设置多个关节；并且多个关节J_N间相互动连接，在每个关节上设有一对关节CPG单元，所有的关节CPG单元在控制信号的作用下产生机器人推进的鱼体波，实现仿鱼机器人的游动；

所述多个关节CPG单元分别与左胸鳍CPG单元和右胸鳍CPG单元之间连接，多个关节CPG单元向胸鳍CPG单元提供耦合权值和相位差，实现该关节的仿生控制。

2.根据权利要求1所述的仿鱼游动机器人运动控制装置，其特征在于，所述多个关节J_N的数量，是根据仿鱼游动机器人身体结构特征调整关节的数量。

3.根据权利要求1所述的仿鱼游动机器人运动控制装置，其特征在于，所述每个关节CPG单元设有一对关节振荡器，所述一对关节振荡器之间的相位差设定为π；每对关节振荡器分别对应于该关节运动的屈肌和伸肌，每对关节振荡器根据它们之间的耦合权值和相位差相互抑制，实现该关节的仿生控制；每个关节振荡器所采用的振荡器数学模型如下所示：

θ.i=2πfi+Σjajwijsin(θj-θi-φij)a..i=τi{τi4(Ai-ai)-a.i}xi=ai{1+cos(θi)}]]>

式中，θ_i和a_i为振荡器状态变量，分别表示振荡器i的相位和幅值，和为其一阶导数，为二阶导数；f_i和A_i决定振荡器i的内在频率和幅值；τ_i为时间常量，决定a_i收敛到A_i的速度；振荡器i和振荡器j间的耦合关系由耦合权值w_ij和相位差φ_ij确定，x_i为振荡器i的输出。