[发明专利]一种分层CPG及在仿人机器人行走控制中的应用

权利要求书

1.一种基于分层CPG的仿人机器人工作空间行走控制方法，其特征在于，所述分层CPG被动地由外界传感信息激发生成加载有运动模式的运动时序信号，包括节律发生器层和模式发生器层，不同的传感信息通过不同的反馈路径传送到相应层，所述节律发生器层根据传感信息产生基本节律信号，所述模式发生器层根据传感信息产生运动模式控制信号；

所述控制方法在机器人的工作空间规划重心轨迹和脚掌轨迹，利用所述分层CPG输出加载有运动模式的双腿时序信号，根据该双腿时序信号进行质心轨迹调制和脚掌轨迹调制，将调制后的工作空间进行逆运动学计算，利用运动引擎，将工作空间的适应性映射到关节空间。

2.根据权利要求1所述的仿人机器人工作空间行走控制方法，其特征在于，所述分层CPG中的节律发生器层包括第一节律单元和第二节律单元，所述第一节律单元和第二节律单元通过抑制与刺激性连接保持相互之间相位的相反。

3.根据权利要求2所述的仿人机器人工作空间行走控制方法，其特征在于，所述节律发生器层包括4个神经元，分别表示为β _1A，β _2A， β _3B和β _4B，分别对应腿A伸肌、腿A屈肌、腿B伸肌和腿B屈肌，β _1A和β _3B之间抑制性连接，β _1A和β _3B分别对β _4B和β _2A刺激性连接。

4.根据权利要求1所述的仿人机器人工作空间行走控制方法，其特征在于，所述分层CPG中的模式发生器层包括4个神经元，分别表示为γ _A ，θ _A ，γ _B 和θ _B ，分别对应腿A伸肌、腿A屈肌、腿B伸肌和腿B屈肌。

5.根据权利要求1所述的仿人机器人工作空间行走控制方法，其特征在于，所述分层CPG中引入的外界传感信息包括机器人自身状态信息以及机器人与环境的交互状态信息。

6.根据权利要求5所述的仿人机器人工作空间行走控制方法，其特征在于，所述节律发生器层根据机器人与环境的交互状态信息决定运动相位为摆动相或着地相。

7.根据权利要求5所述的仿人机器人工作空间行走控制方法，其特征在于，所述模式发生器层根据机器人自身状态信息判定机器人处于平面运动模式或坡面运动模式。

8.根据权利要求1所述的仿人机器人工作空间行走控制方法，其特征在于，进行所述质心轨迹调制时，在分层CPG的输出信号基础上根据机器人运动状态在上下坡面时进行补偿。

9.根据权利要求1所述的仿人机器人工作空间行走控制方法，其特征在于，进行所述脚掌轨迹调制时，根据分层CPG的输出信号基础判断机器人所处地形信息，根据所述地形信息调整抬脚落脚轨迹的插值比例，生成摆线轨迹。