11、无肢机器人运动步态与感官反射机制设计

无肢机器人运动步态与感官反射机制设计

1. 3D步态实现

1.1 转弯步态

• 原理 ：毛毛虫通过依次挤压肌肉，从尾部到头部形成一系列起伏的身体波浪来实现直线运动。转弯是直线运动的一种变体，毛毛虫在直线运动时，身体不仅在垂直平面运动，还能在水平平面弯曲身体节段。
• 设计 ：转弯电路由链式和循环抑制CPG电路组成，且两者之间无突触连接。对于俯仰组，采用链式抑制CPG电路产生垂直平面的直线运动；对于偏航组，配备循环抑制CPG电路，通过在振荡器之间施加强抑制来实现弯曲行为。
• 参数限制 ：为避免机器人两端碰撞，偏航组参数Ay应满足 (Ay < \frac{720}{M})，其中M是机器人的模块总数。机器人转弯半径R与参数Ay和模块长度L有关，可近似表示为 (R \approx \frac{L}{\sin(\frac{Ay}{2})})。
• 速度分析 ：转弯步态的前进速度主要由前进运动决定，控制参数A、τ和α对速度有影响。速度随A和α的增大而增加，随τ的增大而减小。参数A增加会使完整身体波浪的高度增加、长度减小，最终增加每周期的步长；参数τ决定俯仰模块的旋转速度，增加τ会减慢模块旋转速度，降低前进速度；参数α决定完整身体波浪中的模块数量，增加α会增加每周期的步长，但α需限制在[0, 0.5]范围内。

1.2 拍打步态

• 原理 ：拍打是一种侧向运动方式，无肢机器人像划船