高载重比和高适应性的六足仿生机器人设计和智能控制

Legged robots, especial hexapods, are able to walk on complicate terrain and have bright application future. However, the load and moving abilities of existing hexapod robots are far away from insects. Ant is one type of most common insets. Ants are very agile and can load hundred times of their own weight. They are very important references in bionic robot studying. .This proposal is going to take ant as reference; study in detail the relationship between load ability and body structure, the terrain adaptability and movement behavior. The purpose is two-fold: to make novel hexapod robot with properties as high payload to dead-weight ratio, to make it intelligent so that it has real high terrain adaptability. Through this project, we are expecting to increase a lot the abilities of loading, walking and control, to discover the principle of ant-behavior. The output of this project will be: a bionic-robot prototype, intelligent control system, 5-7 publications, 1-2 patents, 4-6 master students.

腿式尤其六腿机器人可在各种复杂地形上运动，有广泛的应用前景。目前六足机器人的负载能力和运动灵活性都非常有限，远不如昆虫。蚂蚁作为世界上最常见的昆虫之一，其行走灵活性非常高，其携带负载的能力惊人，是著名的大力士，可作为六足仿生机器人的重要参考对象。.本项目将以蚂蚁为参考对象，观察分析其载荷与结构步态之间的关系，环境与步态的关系，研究设计一高载荷六足机器人及高适应性的智能控制策略。预期可在六足机器人的负载能力、灵活性和动力学上取得突破，揭示仿生蚂蚁运动机理，制作仿生机器人样机一个，实现复杂环境下的智能行走方案。在研究工作过程中拟发表高水平学术期刊和会议论文5-7篇，申请国家发明专利1-2项，培养研究生4-6名。

由于适应于各种复杂的地形，六足机器人在环境探测及灾害救援等方面有着广泛的应用前景。为提高其执行任务的能力，本课题从大载荷比和高适应性方面入手，开展相关的设计、建模、优化及控制等方面的研究。以蚂蚁为仿生对象，通过观察分析其载荷与结构、环境与行走步态之间的关系，开展了六足机器人的优化设计，分别从运动学特性、动力学特性，以及同时运动学及动力学综合以达到大载荷比及高适应性的目标，并研制实验样机，对载荷比优化的方法、高适应性运动步态规划方法及智能控制的方法进行了验证，实验结果表明达到了本课题的所有研究目标。. 在本项目的支持下，共发表（含录用待发表）了学术论文16篇，其中SCI检索论文3篇，EI检索论文13篇；申请国家发明专利3项。该项目培养硕士研究生8名，其中7名已毕业。