CN102637036A 说明书 1/4页 一种复合式仿生四足机器人控制器 技术领域 [0001] 本发明涉及一种复合式仿生四足机器人控制器，属于机器人运动控制技术领域。 背景技术 [0002]能够适应复杂地形环境的足式机器人是当今移动机器人研究领域最为前沿的课 题之一。一般情况下，足式机器人可分为双足、四足和六足机器人。相对于双足机器人，四足 机器人具有较好的稳定性；而相对于六足机器人，四足机器人具有较为简单的机构复杂度。 [0003]现有仿生四足机器人的模型建立主要基于对自然界中四足生物的仿生学研究，但 实际的机器人运动效果却远远落后于自然界中的四足生物。如清华大学郑浩峻团队研发的 实现动物节律运动的四足式仿生机器人（专利号03157386.X)虽然在控制系统结构设计上 采用了与动物相似的节律运动机理来控制机器人，但在机器人腿部结构设计中省略了侧摆 自由度，在传感器系统构建中进行了大量简化，这在降低对控制系统要求的同时也降低了 机器人本体的运动灵活性和环境适应能力。西北工业大学王润孝等人研发的四足式仿生机 器人（专利号200710300719.7)对四足机器人的传感器系统进行了完善，但控制器采用双 P℃104构成，控制功能高度集中，必将对主控芯片产生较大的负荷，无法保证控制系统对实 时性的要求，而且容易产生由局部故障而引起的机器人整体失效。 [0004]早期的机器人控制器多采用Windows、D0S等分时操作系统，该类操作系统具有操 作界面友好，系统成熟的优势：但分时操作系统由调度程序自动计算进程的优先级，而不是 由用户控制进程的优先级，这导致其无法完成多电机实时协调控制。因而为保证仿生四足 机器人良好的运动特性，实时操作系统必不可少，如美国的B1gDog、意大利的HyQ等四足机 器人均采用实时操作系统进行系统决策级的控制。 发明内容 [0005]本发明的目的在于提供一种针对仿生四足机器人的复合式运动控制器，该控制器 采用与动物神经控制系统相似的结构，通过各层CU之间的协同工作，实现对机器人各个 关节的有效控制，在保证机器人具有足够动力性能和灵活度的同时，使其能够利用传感器 信息融合系统实现对外部环境的实时感知，从而使机器人具有一定的自主运动能力。 [0006]为实现上述目的，本发明所提供的一种复合式仿生四足机器人控制器，其特征在 于包括：由电动缸驱动各关节的足式机器人本体，智能决策器，步态生成器，执行驱动器，环 境信息采集系统和能源系统。所述足式机器人本体共有四个结构相同的腿部机构，每个腿 部机构具有三个自由度，其中，髋关节的侧摆自由度由直流无刷伺服电机驱动：髋关节的弯 曲自由度和膝关节的弯曲自由度分别由电动缸驱动，电动缸的内部由直流无刷伺服电机和 丝杠构成。所述智能决策器通过相应接口连接环境信息采集系统实现对各类环境信息的采 集，并进行传感器信息融合，生成所需决策命令。所述环境信息采集系统包括视觉传感器， 陀螺仪传感器，超声波测距传感器，音频传感器及GPS定位系统。所述步态生成器包括双口 RAM控制器模块，CPG步态规划算法模块，CAN总线控制器模块，并通过CAN总线实现与所述