仿生机器蟹控制系统需要较高的控制精度和运算速度,以便在机械结构刚度较高的情况下,通过提高响应速度来确保机器人的正常行走和姿态控制。由于在机器蟹腿节和胫节置有两个电机(如图1所示),使其质量较大,同时由于体积的限制使得各步行足相互间距较小,因此将造成机器蟹在行走过程中耦合较强,控制模型受躯体位姿、步行足位形和步态等因素的影响较大。这就要求控制系统控制结构灵活,具有调整步行足轨迹和步态的能力,并能适应控制模型的变化。因此必须研制一种具有强大运算处理能力、软硬件结构模块化的机器蟹控制系统。
从作业任务来看,两栖仿生机器蟹的主要设计目的是用于未来的两栖军事侦察,因此要求其具有自主性、智能化的特点,并应从实用性角度出发来设计嵌入式的控制构架。控制系统的设计目标为: (1)对各个关节实施快速准确的位置控制;(2)协调步行足各关节之间的运动以及各步行足的运动,以实现预期的目标轨迹;(3)实时地采集、处理传感器的数据,以便在控制系统的信号综合中使用; (4)实现机器人步态规划、运动方程的求解以及控制指令的快速传输;(5)具有良好的控制结构和接口,便于高层控制软件的开发;(6)有一定的预留接口、良好的兼容性和扩展性,以便进行功能扩展和二次开发与研究;(7)具有模块化结构,以便调整步行足的数量,适用于不同步态形式的控制。