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申请/专利权人：同济大学

摘要：本发明涉及仿生机器人技术领域，公开了一种足式机器人的Spiking‑CPG步态控制系统，设计步骤如下：步骤1，建立振荡器模型，设计耦合项；步骤2，选取生物神经元，建立Spiking‑CPG网络；步骤3，设计映射函数，映射输出信号传给足式机器人腿部关节，进行步态运动；步骤4，构建步态控制系统。该Spiking‑CPG网络简单的改变参数便可以实现足式机器人的多种步态模式及其相互切换，收到环境信息反馈时能快速的调整步态模式。在机器人足部受到扰动时或者调节振幅频率信号时能快速的稳定，所设计的控制系统具有很好的鲁棒性。神经元群体使用脉冲神经元组成，神经元之间以脉冲信号传输数据，可以在神经形态硬件上部署该Spiking‑CPG网络从而极大的节省能耗，也因此在边缘硬件中有着显著优势。

主权项：1.一种足式机器人的Spiking-CPG步态控制系统，其特征在于，设计步骤如下：步骤1，建立振荡器模型，设计耦合项；构建非线性振荡器数学模型，产生周期性的节律信号以满足步态运动的周期性，足式机器人的腿部与振荡器一一对应；设计足式机器人相邻腿部振荡器之间的耦合项，调节耦合项参数从而改变振荡器输出的节律信号之间的相位差；步骤2，选取生物神经元，建立Spiking-CPG网络；选择生物神经元模型，生物神经元之间以脉冲信号传递信息；确定神经元模型的参数；确定足式机器人所需的神经元群体数量，确定单个神经元群体的神经元数量：每个足式机器人腿部对应一个神经元群体，实现步骤1中的振荡器模型，相邻腿之间由耦合神经元群体实现步骤1中的耦合项公式；神经元群体的输出拟合步骤1中振荡器及耦合项输出的周期性节律信号，神经元群体之间采用单向环形网络结构共同构成Spiking-CPG网络；设计上层控制器以调整振幅、频率或相位：上层控制器通过改变振荡器模型中的振幅和频率参数，以调整足式机器人步态的振幅和频率；上层控制器通过调整每个耦合项中的相位差，实现不同的步态模式及足式机器人步态模式之间的快速切换；步骤3，设计映射函数，映射输出信号传给足式机器人腿部关节，进行步态运动；设计映射函数，将Spiking-CPG网络输出的无量纲量映射为关节角度控制足式机器人的关节运动；步骤4，构建步态控制系统；步态控制系统包括：上层控制器，Spiking-CPG网络和映射函数；所述上层控制器用于调整Spiking-CPG网络参数；所述Spiking-CPG网络中的振荡器产生周期信号，提供给映射函数；所述映射函数将周期信号映射成足式机器人腿部关节的控制信号，进行步态运动；改变所述Spiking-CPG网络参数，实现足式机器人的多种步态模式及其相互切换；收到环境信息反馈时，快速的调整步态模式。

全文数据：

权利要求：

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