[发明专利]一种蛇形机器人的仿生CPG运动调控系统及其方法

权利要求书

1.一种蛇形机器人的仿生CPG运动调控系统，其特征在于，包括多个依次耦合连接的DHCO单元，所述多个DHCO单元之间的相位差可调节，所述DHCO单元分别连接有相互垂直放置的两个相邻的舵机，所述DHCO单元用于输出同步和反同步的稳定节律信号，以控制连接的两个舵机在水平方向上发生偏航运动或在垂直方向上发生俯仰运动；

所述DHCO单元包括用于产生节律信号的两个神经元模型，所述两个神经元模型之间为双向时滞耦合关系，所述DHCO单元还包括两个运动神经元模块，所述两个运动神经元模块用于对同步和反同步节律信号进行兴奋性和抑制性的信号作动处理，所述运动神经元模块分别与两个神经元模型相连接。

2.根据权利要求1所述的一种蛇形机器人的仿生CPG运动调控系统，其特征在于，所述两个运动神经元模块分别与两个相邻的舵机对应连接。

3.根据权利要求1所述的一种蛇形机器人的仿生CPG运动调控系统，其特征在于，所述神经元模型具体为能够产生节律信号的振荡器模型，两个振荡器模型之间为线性时滞耦合关系或非线性时滞耦合关系。

4.根据权利要求1所述的一种蛇形机器人的仿生CPG运动调控系统，其特征在于，所述神经元模型具体为不能产生节律信号的节点模型，两个节点模型之间为非线性时滞耦合关系或线性时滞耦合关系。

5.一种蛇形机器人的仿生CPG运动调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建用于产生振荡节律信号的DHCO单元，其中，DHCO单元包括双向时滞耦合连接的两个神经元；

S2、将多个DHCO单元分别与舵机对应组合连接、将多个DHCO单元之间通过单向时滞耦合连接，构建得到蛇形机器人的本体结构；

S3、通过改变DHCO单元之间的相位差，以对应调控蛇形机器人的波动运动方向；通过改变CPG参数，以对应调控蛇形机器人的运动波形。

6.根据权利要求5所述的一种蛇形机器人的仿生CPG运动调控方法，其特征在于，所述步骤S1中DHCO单元具体为通过线性时滞耦合或非线性时滞耦合连接的两个振荡器模型，或为通过非线性时滞耦合或线性时滞耦合连接的两个节点模型。

7.根据权利要求5所述的一种蛇形机器人的仿生CPG运动调控方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21、在两个神经元之间设置连接两个独立的运动神经元模块，两个运动神经元模块分别连接至两个相邻的舵机，两个舵机相互垂直放置，以得到蛇形机器人的一个关节结构，其中，两个运动神经元模块用于对同步和反同步节律信号进行兴奋性和抑制性的信号作动处理，以将得到的DHCO信号对应输出给蛇形机器人关节驱动的舵机；

S22、将多个关节结构依次耦合连接，其中，两两关节结构中间隔的两个舵机相互平行放置。

8.根据权利要求7所述的一种蛇形机器人的仿生CPG运动调控方法，其特征在于，所述步骤S3具体是通过改变DHCO单元之间的耦合时滞参数，从而改变DHCO单元之间的相位差，以对应调控蛇形机器人的波动运动方向，所述波动运动方向包括前进和后退；

所述步骤S3具体是通过改变CPG参数，使DHCO单元输出周期振荡节律信号、完全反同步振荡节律信号、非完全同步或非完全反同步振荡节律信号，以对应调控蛇形机器人实现水平蜿蜒运动、垂直波动运动或侧向翻滚运动。