仿生爬行機器人作為仿生機器人研究的重要分支，具有良好環境適應性，能夠在崎嶇不平、松軟泥濘的地面上行走，像自然生物一樣越過障礙物，探索未知環境和資源。如何規劃仿生機器人的步態，盡量得到與動物爬行相似的步態，仍然是仿生爬行機器人研究的一個重點。
中山大學航空航天學院蔣建平老師團隊將暹羅鱷作為機器鱷魚的仿生對象，基于三維動作捕捉技術進行步態觀測實驗，觀察和監測目標鱷魚的運動方式，基于觀測結果對機器鱷魚的運動步態進行了設計，并在 CoppeliaSim 軟件的仿真環境下完成了機器鱷魚的爬行運動仿真實驗。為機器鱷魚的仿生步態規劃，提供了一種有效的解決手段。
步態觀測實驗
步態觀測實驗場地
步態觀測對象
實驗團隊采用NOKOV 度量動作捕捉系統進行了鱷魚的步態觀測實驗。配備了15 臺NOKOV Mars 4H 動作捕捉鏡頭，捕捉貼在鱷魚前腿和后腿髖關節（髖臼上方）、膝關節（腿彎曲時膝關節的外側）、踝關節（腿彎曲時踝關節外側）上的標記點的坐標數據，獲取鱷魚高步態爬行的真實運動特征。
實驗數據曲線與擬合曲線對比示意圖
實驗團隊將觀測實驗得到的前、后腿的膝、踝關節三維曲線作為高斯牛頓法的目標曲線。前、后腿擬合曲線的誤差分別為 2.55%和 2.17%，擬合數據與實驗數據相似性較好。
仿生步態仿真實驗
仿生機器鱷魚爬行運動的仿真模擬
為實現對虛擬機器鱷魚的控制，實驗團隊在軟件 CoppeliaSim 中搭建的機器鱷魚虛擬樣機模型，使用MATLAB與仿真環境進行通信。從仿真結果圖中可以看出機器鱷魚各部件之間不會發生干涉，且能夠穩定向前爬行，各足交替擺動，能夠在支撐相和擺動相之間順暢銜接，與真實鱷魚步態的相似性較好。
虛擬樣機的運動仿真實驗結果表明：機器鱷魚能用與真實鱷魚相似的步態，以0.3m/s的速度向前爬行，且具備較高的穩定性。研究結果為機器鱷魚的運動步態規劃提供了參考。
參考文獻：
黃可凡,賈文禎,韓路路等.機器鱷魚運動的仿生步態規劃方法[J/OL].機械科學與技術:1-6[2023-03-29].DOI:10.13433/j.cnki.1003-8728.20220287
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