● 摘要
在市场全球化的影响下，机器人的应用越来越广泛，仿生机器人的研究也随之成为热点。仿生学是生物科学与工程技术相结合的一门综合学科，通过学习、模仿、复制和再造生物系统的结构、功能、工作原理及控制机制来改进现有的或创造新的机械、仪器。仿生学涉及的最基本的研究是通过对生物原型进行研究及分析，从而得出对实际工程问题有指导意义的结论。
足式机器人因其运动仅需离散的落足点，便可跨越障碍，通过复杂的地形，具有很强的环境适应性和运动灵活性。本文针对六足机器人在多种地形中可能遇到的运动方式及策略选择问题，以蟑螂为仿生原型，通过设计一系列活体运动观测实验及相应的运动学分析，对机器人运动过程中可能遇到的控制规则给出了指导。
本文首先针对仿生原型——蟑螂，设计并搭建了基于高速摄像机设备及虚拟立体视觉原理的活体生物运动观测实验平台，并通过分析实验平台的数学模型，推导出点的多个二维坐标与其三维坐标之间的转换公式，从而实现基于单目视觉（二维信息）的立体观测（三维信息）。其次，基于图像处理方法，设计了标记点识别及运动自动跟踪算法对观测实验进行优化，并使用MATLAB编程实现。然后，在平地、阶梯、竖直障碍、斜坡等地形上，对蟑螂的运动过程进行记录，分析其速度、步态等运动学信息，从而归纳总结出蟑螂的内在运动规律.