【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多足机器人运动控制领域，涉及到一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统。
技术介绍
1、随着机器人技术的迅猛发展，地形勘探、救援救灾、工程探险等任务逐渐由机器人代替，但陆地表面大部分的地形都是山地、陡坡等崎岖不平的环境。机器人面向的是完全未知的复杂环境，因此，特种移动机器人面向非结构化地下作业的需求日益增加。
2、根据机器人结构以及其运动方式进行划分，目前在地面上主要可以分为腿式、足式、履带式三大类。相应地，轮式机器人适合较为平坦的地面工作，也是目前城市救援以及在服务行业中使用较为普遍的一类机器人,履带式机器人适用于较为松软的路面。在一些特大的灾难中，或者野外勘探中，由于环境存在一定的不确定性,场合环境复杂多变，运行环境的不规则和不平坦是此类场合的共同特点,使轮式机器人和履带式机器人的应用受到限制。面对非结构化地形，足式机器人开辟了一条新的解决方案来应对。不同于履带式以及轮式机器人连续性的运动，足式机器人设计灵感大多来源于自然界中的生物形态。运动时各足在地面仅是点的支撑，在应对较为复杂的环境时，足式机器人机体的主要部分是处在空中状态的，其机动能力得到大大提升。
3、目前对这一领域的研究主要集中在研究不同的粘附机制，如摩擦粘附、吸力基粘和电-静态粘附力等。为了有效地导航复杂的环境，粘附腿足机器人必须动态调整其步态模式和腿部运动轨迹，以适应不平坦的地形，克服障碍，优化速度和能量消耗。然而，在粘附机器人中对这些方面的理解和实施需要改进，阻碍了粘附运动能力的充分利用。
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1、本专利技术的目的在于提供一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统，该系统包括：步态生成模块：步态生成基于增强的扩散cpg控制网络，根据机器人的动力学特性以及环境信息来生成合适的步态序列，以及在步态序列内进行步态转换。地形适应模块：利用步态发生器的相位信号产生精确的足尖控制信号，使机器人能够适应不同的地形条件，确保其在不同地形上保持稳定和高效的运动。
3、优选地，所述cpg控制网络由n个神经元组成，n个神经元相互连接并产生特定的时序模式，神经元的状态向量由下述微分方程控制：
4、
5、其中o(zi)为神经元内部动态，γ为常数参数，r(θi)为顺时针旋转矩阵，作为第θi个神经元与其后续神经元之间的耦合权，θi表示神经元之间期望的相位滞后值。
6、优选地，所述步态生成模块对步态转换过程中神经元的相位关系进行建模，步态转换过程中神经元的相位关系是完全同步的，其状态转换过程为半径为r的圆形轨道，在ta时刻时，神经元期望的相位滞后值为为促进步态转换，期望的相位滞后需要被改变为引导相位滞后值转换的加速度为相位滞后产生增强的速度其的大小计算公式为：
7、
8、其中，r为圆形轨道的半径。
9、优选地，所述速度可以进一步被拆解为切向速度以及线性速度其中切向速度与角速度关系如下：
10、
11、其中，r为圆形轨道的半径。
12、优选地，所述地形适应模块根据步态生成模块传递的腿部运动的相位信息，以及轨迹规划、机械足位置以及足尖速度、机械足的受力分析为每一条机械足分别计算闭环控制信号引导脚尖轨迹并确保机械足的顺应性。
13、优选地，所述轨迹规划根据运动轨迹将步态生成模块传递的相位信息分为三段，具体如下：
14、机械足悬空时：
15、机械足触地时：
16、机械足支撑时：
17、所述轨迹规划对于每个相位段对应的运动相位，均会定义运动轨迹的起点和终点，轨迹规划使用三次曲线或贝塞尔曲线来规划机械足的参考轨迹，并根据x、y和z轴的数值代表机械足的向前/向后、左/右和向上/向下的运动，轨迹规划的函数描述如下：
18、
19、其中为x轴相位点，为y轴相位点，为z轴相位点。
20、优选地，所述机械足的受力分析考虑重力和附加载荷，机械足的粘接机构需要根据不同时刻、不同状态的受力分析来调整，静力平衡方程为:
21、
22、
23、其中fi为机械足产生的动力，fg为重力，me为附加载荷力矩，pi为相对位置向量。
24、优选地，所述控制信号基于机械足位置以及足尖速度计算，使机械足在飞行和着陆阶段密切跟随规划的轨迹，其计算公式如下：
25、
26、其中kp为pd为比例微分控制矩阵，是的时间导数，p(t)是脚尖在时刻t的位置。
27、优选地，所述地形适应模块在机械足着地阶段结束时，若足尖未与倾斜地形接触，则禁止机械足转换到支撑阶段，并且脚尖的振荡步态生成器暂停，机械足所需的高度zref确定如下:
28、
29、其中vtouchdown＝hleg/(π/3)为恒定的着陆速度，其中是由相位信息和内部回路决定的虚相位变量。
30、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
31、1、本专利技术提出了一个新颖的和全面的控制系统，解决了两个核心的粘附运动方面：步态产生和地形适应。在所提出的系统中，新的步态发生器模型允许在广泛的步态上进行流体步态转换，使机器人在其机车属性上具有显著的多功能性。同时，结合步态生成模块，确保了机器人的运动适应不平坦的地形，加强了其在复杂的地面上导航的能力。
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1.一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统，其特征在于：该系统包括：
2.如权利要求1所述的一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统，其特征在于：
3.如权利要求1所述的一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统，其特征在于：
4.如权利要求3所述的一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统，其特征在于：
5.如权利要求1所述的一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统，其特征在于：
6.如权利要求5所述的一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统，其特征在于：
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8.如权利要求5所述的一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统，其特征在于：
9.如权利要求1所述的一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统，其特征在于：该系统包括：
2.如权利要求1所述的一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统，其特征在于：
3.如权利要求1所述的一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统，其特征在于：
4.如权利要求3所述的一种粘附多足机器人步态过渡与地形自适应控制系统，其特征在于：
5.如权利要求1所述的一种粘附多足机器人步态...
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