[發(fā)明專利]一種基于PSO-PD神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的四足機器人運動軌跡控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710295939.9
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN106886155B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫濤;靳欣;李凡冰
• 申請（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 37219 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 楊樹云

本發(fā)明涉及一種基于PSO?PD神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的四足機器人運動軌跡控制方法，包括：(1)求取機器人在運動軌跡上的目標落點；(2)將目標落點、反饋的軀干重心位置輸入PSO?PD神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層；線性變換后進入第一隱含層，比例運算與微分運算；線性變換后進入第二隱含層，得到x方向與y方向上的指導位移；進入第三隱含層，求得指導位移距離、指導軀干朝向；進入第五層，對四足機器人的足端軌跡控制、轉(zhuǎn)向控制；進入第六層，發(fā)生擾動時調(diào)整四足機器人姿態(tài)；進入第七層，求取四足機器人的軀干朝向、軀干重心位置，軀干朝向反饋給第五層，軀干重心位置反饋給輸入層。具有更好的非線性解耦控制能力，控制精確，穩(wěn)定性強，具有較好的抗干擾能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機器人運動軌跡控制方法，具體涉及一種基于PSO-PD神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的四足機器人運動軌跡控制方法。

背景技術(shù)

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，機器人技術(shù)也越來越多地應用于復雜環(huán)境之中。其中足式機器人相對于輪式或履帶式機器人在非結(jié)構(gòu)環(huán)境中運動具有一定的優(yōu)越性。而四足機器人相比于其他多足步行機器人，具有結(jié)構(gòu)簡單，運動穩(wěn)定等優(yōu)勢，因此具有較高的研究意義與應用價值。在復雜環(huán)境工作時，機器人沿著預先設(shè)定好的運動軌跡運行。能夠以最快的速度，最低的能耗經(jīng)過各個工作點，與此同時還能避開各種障礙等影響運行穩(wěn)定的因素。因此研究四足機器人的運動軌跡控制對四足機器人的應用于研究具有重大的意義。

四足機器人是一個復雜的非線性系統(tǒng)，且軀干朝向與重心位置存在耦合關(guān)系，因此四足機器人運動軌跡控制是一個十分復雜非線性解耦控制問題。現(xiàn)有方法只能對四足機器人實現(xiàn)直線軌跡控制，或圓形軌跡控制；或在此基礎(chǔ)上通過步態(tài)切換實現(xiàn)簡單非線性軌跡的控制。但始終無法對機器人實現(xiàn)連續(xù)精準的非線性運動軌跡控制。

一般現(xiàn)有PD神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為四層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，第一層為輸入層，接收控制信號與反饋信號；第二層為比例微分計算層，通過作用函數(shù)對誤差進行比例計算與微分計算；第三層為控制率輸出層，通過對比例微分運算的結(jié)果進行線性運算得到控制率；第四層為控制對象。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于PSO-PD神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的四足機器人運動軌跡控制方法。

本發(fā)明中設(shè)計了一種專門面向四足機器人運動軌跡控制的PD神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但由于該PD神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中存在狀態(tài)反饋與不連續(xù)可導的作用函數(shù)無法通過BP學習算法實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應學習，于是本發(fā)明使用改進PSO算法作為PD神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學習算法。改進PSO算法收斂快、精度高且不宜陷入局部最優(yōu)，能夠精準地實現(xiàn)PD神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應學習。總之，本發(fā)明能夠快速精準地實現(xiàn)四足機器人運動軌跡控制，有望在機器人運動控制中得到廣泛應用。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于PSO-PD神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的四足機器人運動軌跡控制方法，包括：

(1)根據(jù)四足機器人運動軌跡與預設(shè)步長，求取四足機器人重心在該運動軌跡上的目標落點,即四足機器人重心在該運動軌跡上的坐標；是相對于實際結(jié)果而言的。