[发明专利]一种控制四足机器人运动的模糊控制器

权利要求书

1.一种控制四足机器人运动的模糊控制器，其特征在于，该控制器包括：模糊化处理单元、模糊推理单元、解模糊单元、神经振荡器网络，其中：

模糊化处理单元接收传感器数据、接收四足机器人反馈的偏转方位角误差信号Δφ_Yaw、接收俯仰方位角φ_Pitch、接收在上一个控制周期之内平均速度与目标平均速度之间的速度误差信号Δv_f及接收在两次输出控制之间机体在Z向的颠簸程度信号∑_z，并且模糊化处理单元通过使用马丹尼(mamdani)推理机制对误差信号Δφ_Yaw、俯仰方位角φ_Pitch、速度误差信号Δv_f及颠簸程度信号∑_z进行模糊处理，生成并输出误差信号Δφ_Yaw、俯仰方位角φ_Pitch、速度误差信号Δv_f及颠簸程度信号∑_z各自的模糊变量为NB、NS、Z、PS和PB；

模糊推理单元与模糊化处理单元连接，模糊推理单元按照四条规则接收并对模糊论域进行推理，生成并输出解模糊单元需要的模糊变量；

解模糊单元与模糊推理单元连接，解模糊单元对模糊变量进行解模糊处理，生成并输出用于调制神经振荡器网络的参数信号q、p、g；

神经振荡器拓扑网络与解模糊单元连接，神经振荡器拓扑网络接收信号q、p、g并调整神经振荡器拓扑网络，从而使得神经振荡器拓扑网络产生并输出适用于四足机器人稳定、快速行走步态的电机驱动信号；

四足机器人与神经振荡器拓扑网络连接，四足机器人接收来自神经振荡器拓扑网络生成的对应于各关节的角度信号，通过PID控制使得四足机器人行走生成并反馈输出新的反馈误差信号Δφ_Yaw、方位角φ_Pitch、速度误差信号Δv_f及颠簸程度信号∑_z信号，重复对四足机器人的运动进行控制。

2.如权利要求1所述的控制四足机器人运动的模糊控制器，其特征在于，所述偏转方位角误差信号Δφ_Yaw是在机器人前进方向上，偏转方位角当前值与目标值之间的误差信号Δφ_Yaw＝φ_Tgt-φ_Current，输入误差信号Δφ_Yaw用作调整机器人前进方向的控制目标，其中φ_Tgt为目标转向角，φ_Current为当前转向角。

3.如权利要求1所述的控制四足机器人运动的模糊控制器，其特征在于，所述俯仰方位角φ_Pitch是机器人机械本体的俯仰方位角，输入俯仰方位角φ_Pitch用来判断机器人是否处于上下斜坡之上，从而使控制器中坡度适应规则发生作用。

4.如权利要求1所述的控制四足机器人运动的模糊控制器，其特征在于，所述速度误差Δv_f表示在上一个控制周期之内平均速度与目标平均速度之间的误差Δv_f＝v_Tgt-v_f，此控制输入用来使控制器中的前进速度调整规则发生作用，使机器人在客观条件允许的情况下尽可能保证要求的前进速度，v_Tgt为目标平均速度、v_f为上一个控制周期之内的平均速度。

5.如权利要求1所述的控制四足机器人运动的模糊控制器，其特征在于，所述颠簸程度∑_z＝∑|δ_z|²/N，其中在偏转轴方向两次采样之间的偏差δ_z，两次输出控制间隔之间的采样次数N，则在两次控制之间机体在Z向的颠簸程度∑_z，此颠簸程度∑_z输入量用来使不平路面适应规则发生作用。

6.如权利要求1所述的控制四足机器人运动的模糊控制器，其特征在于，在所述模糊推理单元根据不同的地形路面及不同的高层指令，能自适应地采用不同的规则，该规则包括前进方向维持调整规则、坡度适应规则、不平路面适应规则和前进速度适应规则。