题目：机器蟑螂步行机理及运动平稳性关键技术研究

蟑螂仿生机器人是近年来多足机器人研究中的一个比较活跃的方向，这得益于其在非结构化环境下显现出的运动灵活，稳定性好和行走速度快的性能优势。其涉及机器人学、步态规划、智能控制理论、传感器技术、数据融合等多种技术，并在工程探险、反恐防暴、军事侦察等具有良好的应用前景，开展该方面的研究具有重要的科学意义和实际应用价值。本课题源自于国家自然科学基金项目“仿生蟑螂机器人的智能运动控制研究”及国家863项目：“具有多传感信息的智能机器蟑螂运动灵活性研究和系统开发”。旨在通过对蟑螂身体结构的分析研究，设计出蟑螂仿生机器人本体，并模仿蟑螂的运动机理，研究合理有效的运动控制及步态规划方法，使蟑螂机器人行走更加平稳高效。所完成的工作概括主要包括以下七个方面：首先系统回顾了国内外相关蟑螂机器人研究的现状及今年来多足机器人步行机理、控制方案及步态控制方法方面的文献进行了综述及系统分析，进而提出了本文的研究目的。第二 通过研究蟑螂本身的神经网络系统，以及蟑螂的生理及行为特征，把蟑螂的行为控制引入蟑螂机器人控制中，提出了蟑螂机器人基于行为的仿生控制机理。第三 对蟑螂机器人的整体运动学分析问题，该论文创新性的使用了基于旋量理论和POE公式，并利用Paden-Kahan子问题的方法求解仿生蟑螂机器人逆运动学。仿真和实验结果验证了控制算法的有效性。。第四 分析复杂环境下仿生蟑螂机器人行走对电机控制特性的需求，提出了一种神经网络滑模控制方法，并进行了抗干扰能力的仿真分析，结果表明模糊滑模控制对外部扰动等不确定参数的变化具有较强的鲁棒性，适合作关节位置控制系统的控制器。第五 针对复杂环境下仿生蟑螂机器人行走步态，根据蟑螂仿生机理，分析了规则步态中的三角步态，并对避障，爬坡等不规则步态进行了详细分析，设计了基于行为控制策略的分布式同步控制系统，及自适应步态算法，实验结果验证了步态的有效性。第六 针对蟑螂机器人多关节腿机构的轨迹跟踪控制，提出了一种基于全局非奇异终端滑模面的自适应模糊滑模控制方法。针对滑模函数的稳定性给出了理论证明，仿真实验结果表明了该方法的有效性。最后，总结本文研究成果，并对今后的工作进行了展望。