气动人工肌肉驱动器的研究现状及发展趋势

气 人工肌肉驱动器作为一种新型的机器人驱动器，以其简单的设计和独特的仿生性一直受到人们的关注，自其问世以来，人们对它的研究方兴未艾，本文介绍了气动人工肌肉驱动器的结构与特点，列举了丰富的应用实例，总结了目前国内外的研究现状，并展望了这种新型气动驱动器的发展趋势。     

气动人工肌肉研究与展望

气动人工肌肉是一种新型气动元件,主要应用于机器人技术中,它具有结构简单、易于小型化、柔顺性好、无污染、价格低廉、功率／重量比高及安装方便等优点。本文就气动人工肌肉的发展、分类及应用情况进行了阐述,并对气动人工肌肉的进一步的研究提出建议。     

一种气动肌肉机械手关节的机构设计与实现

设计以气动人工肌肉作为驱动器的机械手关节,分析由并联机构组成的机械手关节机构的运动学特性,同时对机械手的末端执行机构进行空间位置分析.通过并联机构的运动分析,得出气动人工肌肉收缩量和并联机构平台转动角度的数学关系,并进行了实验验证.根据实验结果,分析了气动肌肉机械手关节的运动学特性.     

气动人工肌肉的进展和应用

本文介绍了气动人工肌肉的产生背景，发展过程和Mickken人工肌肉的工作原理，概述了国内外气动人工肌肉的研究现状和一些应用实例。     

基于气动肌肉驱动的下肢康复机器人设计与仿真

为实现气动肌肉在多自由度康复机器人中的应用,设计一种用于步态康复训练二自由度下肢康复辅助训练机器人,驱动器由气动肌肉和拉伸弹簧并联驱动关节以实现节能辅助行走。建立人体下肢运动学和动力学模型,并以标准CGA步态曲线作为关节输入,通过SolidWorks/Motion进行运动学仿真,验证所设计的模型符合人体下肢运动规律。针对气动肌肉伸展时存在非线性使得关节控制困难,提出了模糊自适应PID控制算法。在MATLAB/Simulink中进行仿真控制实验,仿真结果表明：相比传统PID算法,模糊PID自适应控制算法使外骨骼达到更好的跟随效果。最后通过实验平台验证了模糊PID自适应控制算法能够满足患者主动康复训练的需求。     

气动人工肌肉刚度特性的分析

基于气动人工肌肉输出力的理想模型,推导出将气动人工肌肉视为变刚度弹簧的刚度表达式,并研究了由一对气动人工肌肉组成的直线驱动关节的刚度模型.仿真结果表明:在气动人工肌肉结构参数一定的情况下,直线驱动关节的初始刚度只与上、下气动人工肌肉的内部充气压力以及充气压力差有关,关节的刚度参数可通过改变上、下气动人工肌肉的充气压力来进行调节.研究结果为基于气动人工肌肉隔振控制研究奠定了基础.     

气动技术与构型组合在机器人领域的应用

为解决类人型短小气动肌肉末端固定和无法同轴安装传感器的问题,影响气动机器人的精确建模和精确伺服控制,以及为了更加惟妙惟肖地采用气动元件进行仿生,以单关节、多关节气动肌肉、气缸构建基本构型的关节为基础,设计柔性冗余串、并、混联的仿人关节,单关节、多关节冗余气动肌肉与肌群结合的柔性机器人,单关节、多关节气缸并联构成的刚性机器人,气动肌肉、气缸与机构学结合组成的刚柔混合机器人,为气动机器人的设计提供新的思路。     

编织型气动人工肌肉几何特性研究

以McKibben型气动人工肌肉为研究对象,对编织型气动人工肌肉工作机理进行了研究,建立了考虑端部有径向约束的气动人工肌肉几何模型,并对所建模型进行数值分析。通过与理想圆柱模型的对比,所建模型从理论上能更精确描述气动人工肌肉的工作特性,这对建立更加精确的气动人工肌肉模型有着重要的意义。     

气动人工肌肉驱动的直线关节的研究

气动人工肌肉是一种由气压驱动的收缩型气动橡胶执行器,本文以一对气动人工肌肉驱动的直线关节为研究对象,将气动人工肌肉视为变刚度的气动弹簧,推导出气动人工肌肉直线关节系统的两种驱动模型,并对其驱动特性进行实验仿真研究。实验结果表明气动人工肌肉直线驱动关节具有与弹簧相似的驱动特性,为气动人工肌肉驱动直线关节的应用打下基础。     

基于气动人工肌肉的足球定位球机器人研究

提出了一种基于气动人工肌肉驱动的足球定位球机器人设计方案,用该机器人来模拟人腿以各种角度和力踢球.介绍了定位球机器人的结构,对其进行数学建模和仿真,针对开环系统的振荡问题设计了PID控制器,并在PID控制器的基础上对闭环系统进行了仿真分析.