[發明專利]一種仿猛禽的臀-尾協同變體控制系統的控制方法

有效

• 申請號: 202011337111.3
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112379695B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 唐迪;黃喜鵬;金偉杰;車婧琦
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳;朱盈盈

一種仿猛禽的臀?尾協同變體控制系統的控制方法，屬于飛行器控制技術領域。它包括以下步驟:1、獲取猛禽尾部的運動規律；2、對模仿猛禽尾部運動的臀部、腿部動作進行大樣本采集；3、用卷積神經網絡對樣本數據進行深度學習，建立起猛禽尾部運動和臀部、腿部運動的映射關系；4、基于步驟3中的映射關系，通過模擬猛禽運動來控制仿猛禽飛行器的運動。本發明臀部、腿部動作來控制仿猛禽飛行器尾部動作，可以實現多自由度仿猛禽飛行器的控制，控制方式簡單；面對一些突發情況需要仿猛禽飛行器快速變化尾部形態，這種協同控制方式可以有效實現這種變化；仿猛禽飛行器飛行時可以通過臀部、腿部動作來微調尾部的動作，提高仿猛禽飛行器的飛行效率。

技術領域

本發明屬于飛行器控制技術領域，具體涉及一種仿猛禽的臀-尾協同變體控制系統的控制方法。

背景技術

鳥類是自然界主要的飛行生物之一，其具有高超的飛行技巧。而鳥類的尾羽在飛行過程中能起到平衡身體、調整速度、改變方向、控制升降等的作用，因此對鳥類尾部結構的研究對仿生飛行器具有十分重要的意義。

隨著人類對鳥類飛行研究的逐漸深入，飛行能力越來越強的仿鳥類飛行器也逐漸被研發出來，但要實現和鳥類尾部相似的動作，飛行器就需要有更多的自由度。當飛行器的自由度較多時，若采用傳統的儀器控制方式對每一個自由度進行操控，一方面無法快速同時操控多個自由度來實現某個飛行技巧，另一方面，對仿猛禽飛行器的控制操作將變得十分復雜，無法很好操控飛行器。所以提出一種可以快速、簡單控制仿猛禽飛行器的控制方式具有很好的現實意義。

猛禽尾部結構和人類臀部、腿部比較相似，因此人類可以通過臀部、腿部來近似模擬猛禽尾部的動作。但是猛禽尾部變化的角度和頻率與人類臀部、腿部不同，因此需要通過建立一種猛禽尾部和人類臀部、腿部的相互映射關系。通過這種映射關系人類可以通過模擬猛禽尾部動作來控制飛行器的飛行。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種仿猛禽的臀-尾協同變體控制系統的控制方法，其目的在于建立人類臀部、腿部動作和猛禽尾部動作的相互映射關系，人可以通過模仿猛禽尾部的運動來控制仿猛禽飛行器尾部的運動，使得人們可以快速、簡單操控仿猛禽飛行器，實現仿猛禽飛行器的各種高超飛行技巧。

本發明提供如下技術方案：一種仿猛禽的臀-尾協同變體控制系統的控制方法，其特征在于：包括以下步驟:

步驟1、獲取猛禽尾部的運動規律；

步驟2、對模仿猛禽尾部運動的臀部、腿部動作進行大樣本采集；

步驟3、用卷積神經網絡對樣本數據進行深度學習，建立起猛禽尾部運動和臀部、腿部運動的映射關系；

步驟4、基于步驟3中的映射關系，通過模擬猛禽運動來控制仿猛禽飛行器的運動。

所述的一種仿猛禽的臀-尾協同變體控制系統的控制方法，其特征在于所述臀-尾協同變體控制系統包括猛禽尾部,所述猛禽尾部包括尾椎骨、尾羽，所述猛禽尾部對應設置有人體臀-腿部,所述人體臀-腿部包括與猛禽尾部結構一一對應的腰椎骨、腿骨。

所述的一種仿猛禽的臀-尾協同變體控制系統的控制方法，其特征在于所述步驟1中，猛禽尾部的運動規律包括尾椎骨的上下左右轉動、尾椎骨側轉、尾羽的張開和并攏，所述人體臀-腿部通過腰椎骨的前后左右轉動模擬尾部轉動、腰椎骨的扭動模擬尾部的側轉、兩腿骨的張開合并模擬尾羽的張開并攏。

所述的一種仿猛禽的臀-尾協同變體控制系統的控制方法，其特征在于所述步驟1中，采用姿態傳感器對尾椎骨、尾羽每個自由度參數進行識別，從而獲得猛禽尾部各個自由度參數數據。

所述的一種仿猛禽的臀-尾協同變體控制系統的控制方法，其特征在于所述步驟2中，通過姿態傳感器對人體臀部、腿部骨骼的每個自由度參數進行識別，采集臀部、腿部的動作數據。