刘成菊 耿烷东 张长柱 陈启军

1.同济大学电子与信息工程学院上海201804

仿人机器人具有双手、双足、躯干等人类外形特征,无需改造就能适应人类日常环境和使用工具,更容易成为辅助人类生活、工作和完成危险作业的帮手,因此可认为是下一代服务机器人最典型、最友好的本体特征.行走控制是仿人机器人的基础科学问题,但仿人机器人自由度多、传感器多,是一个不稳定的非线性强耦合动力学系统,行走的自然性、环境适应性、突发环境变化时的平衡控制是长期困扰仿人机器人发展和应用的难题.目前,行走控制方法主要基于编程作业机制,使得仿人机器人的本体特性不能得到充分的发挥[1].普遍采用的基于零力矩点(Zero moment point,ZMP)的步行控制方法[2-7],允许机器人按照预先设计的轨迹行走并保持平衡,但是由于预先设计的轨迹是固定的,一旦地形发生变化,则机器人无法完成行走任务.对于机器人的环境适应性行走控制,需要具有自适应产生轨迹的能力.

改变传统的思维模式,研究和抽象生物的行走机理并加以模仿,可能是突破机器人行走控制瓶颈的有效途径.该思想也引起相关学者的广泛关注,其中,比较著名的方法是基于中枢模式发生器(Central pattern generator,CPG)的生物诱导的机器人行走控制方法[8-13].由于其突出的适应性优势已经广泛应用在机器人运动控制中,特别是在游泳、爬行、多足机器人的运动控制中取得了成功实验效果[14-21].然而目前存在……