步行中枢模式发生器的研究进展 被引量：2

1

作者 叶超群 孙天胜 刘智 《中国脊柱脊髓杂志》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1113-1116,共4页

中枢模式发生器（central pattern generator．CPG）是一个概念性结构，研究显示以步行训练为代表的康复措施促进脊髓损伤患者步行功能改善，机制主要与损伤部位尾侧的步行CPG可塑性有关。然而，目前对于步行CPG的解剖结构及可塑性机制... 中枢模式发生器（central pattern generator．CPG）是一个概念性结构，研究显示以步行训练为代表的康复措施促进脊髓损伤患者步行功能改善，机制主要与损伤部位尾侧的步行CPG可塑性有关。然而，目前对于步行CPG的解剖结构及可塑性机制并不完全清楚。笔者对步行CPG的研究进展综述如下。 展开更多

关键词 中枢模式发生器 GENERATOR PATTERN 脊髓损伤患者 解剖结构 cpg 步行功能 步行训练

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基于力反馈-中枢模式发生器模型的六足机器人控制器 被引量：6

2

作者 刘蕴红 杨德晓 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第17期67-74,共8页

六足机器人的多关节、高耦合、非线性的机械结构使其运动控制成为机器人研究领域一大难题。针对上述问题,在Matsuoka振荡器的基础上,创新性提出带力反馈神经元的三神经元相互反馈的中枢模式发生器(CPG)模型作为六足机器人的运动控制器... 六足机器人的多关节、高耦合、非线性的机械结构使其运动控制成为机器人研究领域一大难题。针对上述问题,在Matsuoka振荡器的基础上,创新性提出带力反馈神经元的三神经元相互反馈的中枢模式发生器(CPG)模型作为六足机器人的运动控制器。在对六足机器人进行运动学建模、运动学分析等数学分析的基础上,对三神经元CPG模型建模分析;并得到振荡周期波形满足六足机器人节律运动的要求。对力反馈模型进行实物设计;并建立对应反馈模型。根据反馈信息对六足机器人运动节律、关节信息等实时调节。最后通过仿真及实物实验证明,该CPG模型能够满足维持六足机器人稳定运动的要求,在复杂、未知环境中,也能够保持机器人的稳定性与适应性,实现复杂环境下的自适应运动。 展开更多

关键词 中枢模式发生器(cpg)模型 力反馈 六足机器人 运动控制

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基于循环抑制CPG模型控制的蛇形机器人三维运动 被引量：15

3

作者 卢振利 马书根 +1 位作者 李斌 王越超 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期54-58,共5页

具有三维运动能力和独特的节律运动方式,使生物蛇能在复杂的地形环境中生存.大多数动物节律运动是由中央模式发生器(Centralpatterngenerator,CPG)控制的.以此为理论依据,首次以循环抑制建模机理构建蛇形机器人组合关节运动控制的CPG模... 具有三维运动能力和独特的节律运动方式,使生物蛇能在复杂的地形环境中生存.大多数动物节律运动是由中央模式发生器(Centralpatterngenerator,CPG)控制的.以此为理论依据,首次以循环抑制建模机理构建蛇形机器人组合关节运动控制的CPG模型.证明该模型是节律输出型CPG中微分方程维数最少的.采用单向激励方式连接该类CPG构建蛇形机器人三维运动神经网络控制体系,给出该CPG网络产生振荡输出的必要条件.应用蛇形机器人动力学模型仿真得到控制三维运动的CPG神经网络参数,利用该CPG网络的输出使“勘查者”成功实现三维运动.该结果为建立未探明的生物蛇神经网络模型提供了一种全新的方法. 展开更多

关键词 蛇形机器人 三维运动 循环抑制 中央模式发生器(cpg) 稳定性分析

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基于循环抑制CPG模型控制的蛇形机器人蜿蜒运动 被引量：11

4

作者 卢振利 马书根 +1 位作者 李斌 王越超 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期133-139,共7页

根据生物蛇和蛇形机器人的结构及运动特点,应用循环抑制CPG建模理论构建了蛇形机器人神经网络模型;利用蛇形机器人模型,仿真验证了CPG模型对蜿蜒运动控制的有效性;提出并验证了实现有目的转弯控制的CPG参数调节方法．最后,给出了今后的... 根据生物蛇和蛇形机器人的结构及运动特点,应用循环抑制CPG建模理论构建了蛇形机器人神经网络模型;利用蛇形机器人模型,仿真验证了CPG模型对蜿蜒运动控制的有效性;提出并验证了实现有目的转弯控制的CPG参数调节方法．最后,给出了今后的研究方向． 展开更多

关键词 蛇形机器人 中央模式发生器 循环抑制 蜿蜒运动

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模块化机器人的双输出CPG网络调相运动控制 被引量：4

5

作者 崔馨丹 朱延河 +2 位作者 王晓露 唐术锋 赵杰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期47-52,共6页

为了增强模块化机器人的灵活性,以及对其多模式运动进行更简单有效地控制,结合阵列式和串联式自重构机器人的特点,设计基于万向式关节的双自由度UBot模块,并根据两个关节之间的相互抑制关系,结合生物学的中枢模式发生器(CPG)运动控制原... 为了增强模块化机器人的灵活性,以及对其多模式运动进行更简单有效地控制,结合阵列式和串联式自重构机器人的特点,设计基于万向式关节的双自由度UBot模块,并根据两个关节之间的相互抑制关系,结合生物学的中枢模式发生器(CPG)运动控制原理,设计具有双输出的CPG网络调相运动控制器.通过调整CPG间的连接权重以及每个CPG中两组输出的关系,调解运动控制信号间的相位差值,有效地控制UBot模块化机器人的整体协调运动.应用这种控制方法控制了模块化机器人的3种运动模式:四足运动、蠕动和多节虫运动,在ADAMS仿真环境下进行了运动仿真实验,并在UBot模块化自重构平台上分别进行了3种构型的实体运动试验.实验结果验证了双输出CPG调相网络对模块化机器人运动控制的有效性和实用性. 展开更多

关键词 模块化机器人 自重构 中枢模式发生器(cpg) 运动控制 UBot

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基于CPG的仿蟹机器人复杂地形步态生成方法 被引量：2

6

作者 王刚 韩金华 +2 位作者 韩世凯 陈曦 叶秀芬 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期4070-4080,共11页

为了提高仿蟹机器人的复杂环境适应性,提出一种基于生物神经反射机理的自适应复杂地形步态生成方法。首先,采用互抑神经元振荡器构建仿蟹机器人CPG运动控制网络模型;其次,利用具有良好逼近能力的前馈神经网络将CPG输出的节律信号映射为... 为了提高仿蟹机器人的复杂环境适应性,提出一种基于生物神经反射机理的自适应复杂地形步态生成方法。首先,采用互抑神经元振荡器构建仿蟹机器人CPG运动控制网络模型;其次,利用具有良好逼近能力的前馈神经网络将CPG输出的节律信号映射为步行足足端轨迹;然后,在CPG模型中引入基于力传感器触发的反射机制,实现了机器人自适应复杂地形步态生成;最后,通过仿蟹机器人复杂地形运动控制的实验研究,验证所提出的基于生物神经反射机理的自适应复杂地形步态生成方法的有效性。 展开更多

关键词 仿蟹机器人 中枢模式发生器(cpg) 步态生成 复杂地形

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基于CPG与运动学的六足机器人控制方法研究 被引量：1

7

作者 尤波 胡金涛 +2 位作者 高海波 刘宇飞 许家忠 《控制工程》 CSCD 北大核心 2013年第S1期241-243,247,共4页

长期以来,多关节协调运动一直是六足机器人控制策略的难点。通过对机器人的单腿进行运动学分析,给出单腿运动过程中三关节的转角方程。根据六足机器人的本体结构设计出环形CPG网络拓扑结构,并通过性能参数和耦合系数来保证相邻CPG单元... 长期以来,多关节协调运动一直是六足机器人控制策略的难点。通过对机器人的单腿进行运动学分析,给出单腿运动过程中三关节的转角方程。根据六足机器人的本体结构设计出环形CPG网络拓扑结构,并通过性能参数和耦合系数来保证相邻CPG单元之间的相位互锁关系,实现多关节协调运动控制。仿真实验表明,将传统单腿运动学算法和CPG模型的控制方法结合可以有效生成机器人常规运动步态。 展开更多

关键词 六足机器人 运动学分析 中枢模式发生器(cpg)

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基于CPG的六足机器人运动控制方法研究综述 被引量：4

8

作者 刘天成 卢振利 +7 位作者 陈勇 单长考 刘燕 赵宇 PENCIC Marko CAVIC Maja ROUMIANA Ilieva MARJAN Mernik 《高技术通讯》 CAS 2023年第7期762-771,共10页

以六足机器人为研究对象,分析了中枢模式发生器(CPG)的国内外发展现状,揭示其主要是以振荡器作为控制器进行信号输出。针对如何搭建CPG模型,以Hopf振荡器为例进行模型搭建和改进,搭建六足机器人实验平台验证CPG模型控制六足机器人步态... 以六足机器人为研究对象,分析了中枢模式发生器(CPG)的国内外发展现状,揭示其主要是以振荡器作为控制器进行信号输出。针对如何搭建CPG模型,以Hopf振荡器为例进行模型搭建和改进,搭建六足机器人实验平台验证CPG模型控制六足机器人步态运动是可行的。最后对基于CPG的六足机器人发展进行了展望。 展开更多

关键词 中枢模式发生器(cpg) 六足机器人 步态运动

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基于Fuzzy–CPG的双足机器人适应性行走控制 被引量：2

9

作者 张雪 刘成菊 陈启军 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2525-2534,共10页

为提高双足机器人的环境适应性,本文提出了一种基于模糊控制与中枢模式发生器(CPG)的混合控制策略,称之为Fuzzy–CPG算法.高层控制中枢串联模糊控制系统,将环境反馈信息映射为行走步态信息和CPG幅值参数.低层控制中枢CPG根据高层输出命... 为提高双足机器人的环境适应性,本文提出了一种基于模糊控制与中枢模式发生器(CPG)的混合控制策略,称之为Fuzzy–CPG算法.高层控制中枢串联模糊控制系统,将环境反馈信息映射为行走步态信息和CPG幅值参数.低层控制中枢CPG根据高层输出命令产生节律性信号,作为机器人的关节控制信号.通过机器人运动,获取环境信息并反馈给高层控制中枢,产生下一步的运动命令.在坡度和凹凸程度可变的仿真环境中进行混合控制策略的实验验证,结果表明,本文提出的Fuzzy–CPG控制方法可以使机器人根据环境的变化产生适应的行走步态,提高了双足机器人的环境适应性行走能力. 展开更多

关键词 双足机器人 模糊控制 中枢模式发生器(cpg) 适应性行走

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基于VHIP模型的主动躯干关节四足机器人抗侧向冲击控制策略

10

作者 艾青林 徐坚 +1 位作者 宋国正 童行胜 《高技术通讯》 北大核心 2024年第12期1256-1265,共10页

为了提高主动躯干四足机器人抗侧向冲击能力,提出一种基于可变高度倒立摆(VHIP)模型的捕获点控制策略。将机器人Trot步态下的侧向运动抽象成VHIP捕获点模型,通过零力矩点(ZMP)判定冲击类型。根据受到冲击后机器人的扰动特性来规划理想... 为了提高主动躯干四足机器人抗侧向冲击能力,提出一种基于可变高度倒立摆(VHIP)模型的捕获点控制策略。将机器人Trot步态下的侧向运动抽象成VHIP捕获点模型,通过零力矩点(ZMP)判定冲击类型。根据受到冲击后机器人的扰动特性来规划理想的侧向落足点,并利用质心轨迹能量模型规划躯干关节运动。在此基础上,利用中枢模式发生器(CPG)生成关节控制信号,并给出冲击后机器人的偏航姿态调节方法和躯干-腿的耦合策略。仿真和实验结果表明,本文控制策略可以减小机身受冲击时的扰动幅度,且与传统捕获点策略相比,本文策略能够缩短机器人侧向瞬时捕获距离并有效抑制机身的偏航。 展开更多

关键词 四足机器人 可变高度倒立摆(VHIP) 中枢模式发生器(cpg) 侧向抗干扰 捕获点理论

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下肢外骨骼机器人控制策略分析与展望 被引量：6

11

作者 宁祎 孔超 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第31期112-118,共7页

针对医疗康复领域,下肢外骨骼机器人控制策略决定了机器人在运行过程中的安全性、稳定性和快速性,从基于模型的控制策略和受生物启发控制策略两方面简述了下肢外骨骼机器人控制策略研究现状,特别对基于行为的机器人控制和中央模式发生器... 针对医疗康复领域,下肢外骨骼机器人控制策略决定了机器人在运行过程中的安全性、稳定性和快速性,从基于模型的控制策略和受生物启发控制策略两方面简述了下肢外骨骼机器人控制策略研究现状,特别对基于行为的机器人控制和中央模式发生器(central pattern generator,CPG)生物控制作了重点介绍。最后分析了下肢外骨骼机器人控制策略研究趋势并提出基于本体感受的反应式行为控制的智能行为技术。 展开更多

关键词 下肢外骨骼机器人 中央模式发生器控制 研究趋势 智能行为技术

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仿生六足机器人机构设计及控制方法研究 被引量：9

12

作者 胡重阳 梅涛 +3 位作者 刘彦伟 吴晅 张勇杰 孙少明 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第11期1621-1626,共6页

机器人足部与壁面间的粘附能力及其运动控制策略是爬壁机器人能够在处于不同倾斜度的壁面上爬行的关键技术。模仿甲虫足部钩刺对抓的特征及尺蠖蠕动爬行运动特性设计了一种可灵活转向的仿生六足爬行机器人机构。该机器人采用CPG(central... 机器人足部与壁面间的粘附能力及其运动控制策略是爬壁机器人能够在处于不同倾斜度的壁面上爬行的关键技术。模仿甲虫足部钩刺对抓的特征及尺蠖蠕动爬行运动特性设计了一种可灵活转向的仿生六足爬行机器人机构。该机器人采用CPG(central pattern generator)仿生控制方法实现其在粗糙壁面上的任意方向的运动,并且通过超声波传感器的反馈信号能够实现避障功能。机器人足部采用对抓设计提高了爬行稳定性,同时CPG控制方法简单、新颖。基于Matlab软件建立了CPG控制网络,并结合反馈信号实时调节网络输出。在Webots移动机器人仿真环境下完成了机器人建模,CPG控制器程序编写,通过动态仿真验证了六足机器人机构和控制方法的合理性,机器人爬行速度约2.7 cm/s。 展开更多

关键词 仿生六足机器人 中枢模式发生器(cpg) MATLAB仿真 Webots仿真软件

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胸鳍摆动推进机器鱼滚转机动控制 被引量：7

13

作者 宫昭 蔡月日 +1 位作者 毕树生 马宏伟 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2184-2190,共7页

针对胸鳍摆动推进机器鱼滚转机动控制研究的实际需求,提出了一种基于中枢模式发生器(CPG)的模糊控制方法.通过模仿生物原型的胸鳍摆动规律,得到一种可以驱动机器鱼滚转运动的胸鳍摆动方式,并通过定义相关参数将其量化表达.基于胸鳍摆动... 针对胸鳍摆动推进机器鱼滚转机动控制研究的实际需求,提出了一种基于中枢模式发生器(CPG)的模糊控制方法.通过模仿生物原型的胸鳍摆动规律,得到一种可以驱动机器鱼滚转运动的胸鳍摆动方式,并通过定义相关参数将其量化表达.基于胸鳍摆动CPG模型,建立模糊控制器,用于机器鱼的滚转机动控制.进行了机器鱼的滚转运动实验并对实验结果进行了详细分析.实验结果表明,机器鱼能以最快10(°)/s的角速度达到目标滚转角度,而且稳态误差不超过±5°.通过滚转机动控制,并配合航向控制,实现了胸鳍摆动推进的机器鱼以90°滚转角穿越宽度为翼展1/2的狭窄空间的高机动性运动. 展开更多

关键词 仿生机器鱼 摆动推进 中枢模式发生器(cpg)控制 模糊控制 滚转机动

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基于Hopf振荡器的仿生机器魟鱼胸鳍波形控制算法 被引量：1

14

作者 王扬威 范增 +1 位作者 赵东标 刘凯 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1354-1362,共9页

为了获得与生物魟鱼胸鳍相近的推进波形和游动性能,提出基于Hopf振荡器的仿生中枢模式发生器(CPG)胸鳍波形控制策略.针对仿生机器魟鱼的结构与游动特征,利用20个Hopf振荡器耦合构建中心式CPG拓扑网络模型;通过输入参数幅值、频率和波数... 为了获得与生物魟鱼胸鳍相近的推进波形和游动性能,提出基于Hopf振荡器的仿生中枢模式发生器(CPG)胸鳍波形控制策略.针对仿生机器魟鱼的结构与游动特征,利用20个Hopf振荡器耦合构建中心式CPG拓扑网络模型;通过输入参数幅值、频率和波数,控制该拓扑网络模型输出仿生机器魟鱼定常巡游、加速游动和机动转弯3种游动模式下胸鳍波形的动态位置信号.通过仿真验证了该拓扑网络模型能够快速响应输入参数的变化,稳定输出平滑、连续的动态位置信号.通过试验研究该拓扑网络模型控制仿生机器魟鱼胸鳍波动的可行性以及网络的输入参数对仿生机器魟鱼游动性能的影响.试验结果表明,该模型能够稳定地输出耦合的波形信号,控制仿生机器魟鱼鳍面形成与生物鱼相似的推进波形,实现各游动模式以及各游动模式间灵活平滑地切换. 展开更多

关键词 仿生机器鱼 胸鳍 Hopf振荡器 中枢模式发生器(cpg)

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四足机器人抗重心偏移步态优化 被引量：4

15

作者 黎晴亮 张志安 +1 位作者 马豪男 周何苗 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2022年第7期303-310,共8页

为解决四足机器人在其质心偏离躯干几何中心时的稳定性问题,提出了一种基于改进粒子群算法的优化方法。使用基于Hopf模型的振荡器搭建中枢模式发生器(central pattern generator,CPG)网络拓扑结构,通过对足端进行轨迹规划进而确定CPG模... 为解决四足机器人在其质心偏离躯干几何中心时的稳定性问题,提出了一种基于改进粒子群算法的优化方法。使用基于Hopf模型的振荡器搭建中枢模式发生器(central pattern generator,CPG)网络拓扑结构,通过对足端进行轨迹规划进而确定CPG模型相关参数,并对CPG单元间的耦合系数矩阵进行优化,使其能够输出正确的步态信号;之后采用自适应调整权重粒子群算法,通过不断迭代快速寻找输出模型的最优参数组合,解决由于重心偏移带来的稳定性问题。利用Webots和MATLAB对所提出的优化方法进行仿真实验,仿真结果证明该方法能够快速、有效地提高四足机器人在重心偏移情况下的运动稳定性。 展开更多

关键词 四足机器人 Hopf模型 中枢模式发生器(cpg) 粒子群算法(PSO) 自适应权重

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六足机器人应用一种昆虫导航算法的仿真 被引量：2

16

作者 乔雪纯 刘虔钧 +1 位作者 董云龙 袁烨 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第2期207-213,共7页

为探索基于视觉的昆虫导航方法,利用仿真软件CoppeliaSim搭建了一个拥有全景视觉系统的名为T-Hex的六足机器人。T-Hex每条腿有四个关节,六条腿对称分布在身体两侧。T-Hex的运动控制和步态规划由中央模式发生器和逆运动学计算实现,它可... 为探索基于视觉的昆虫导航方法,利用仿真软件CoppeliaSim搭建了一个拥有全景视觉系统的名为T-Hex的六足机器人。T-Hex每条腿有四个关节,六条腿对称分布在身体两侧。T-Hex的运动控制和步态规划由中央模式发生器和逆运动学计算实现,它可以根据环境反馈自主调整3种不同步态。应用的导航算法是一种计算了当前视图和每个存储视图之间像素值平方差的最小和的图像比较方法,被称作完美记忆。这种导航方式模仿蚂蚁导航的特点,即尽管不知道当前位置,其也知道接下来的运动方向和距离。在仿真实验中,建立了三维的模拟蚂蚁真实生活的栖息地环境并规定路线起始点和终点,并训练机器人行走并记住路线。最后,应用提出的导航算法T-Hex可以复现这条路线,证明该算法有效。 展开更多

关键词 六足机器人的仿真 中央模式发生器 基于视觉的昆虫导航算法

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有并联脊柱的四足机器人步态规划 被引量：4

17

作者 李中雯 王斌锐 陈迪剑 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1267-1274,共8页

为了增加足式机器人的腿部运动范围和吸收地面冲击力,在刚性躯体四足机器人的基础上,设计3-RPS并联机构作为机器人的脊柱.建立有脊柱四足机器人的运动学模型,得到脊柱关节的周期性与质心位置的关系.在对角步态的基础上,利用脊柱偏航方... 为了增加足式机器人的腿部运动范围和吸收地面冲击力,在刚性躯体四足机器人的基础上,设计3-RPS并联机构作为机器人的脊柱.建立有脊柱四足机器人的运动学模型,得到脊柱关节的周期性与质心位置的关系.在对角步态的基础上,利用脊柱偏航方向的自由度,规划了脊柱扭转对角步态.采用Hopf振荡器,建立耦合中枢模式发生器(CPG)网络输出步态曲线.通过与刚性躯干四足机器人的对比仿真和实验可知,主动脊柱的加入使机器人运行过程中的俯仰波动降低45.79%,矫正了偏航位置.脊柱关节的周期性转动不会引起质心位置的突变.脊柱波动与肢体摆动间的协调,使得有脊柱四足机器人具有更优的运动性能. 展开更多

关键词 四足机器人 并联机构 主动脊柱 中枢模式发生器(cpg) 步态规划

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