新型气动人工肌肉在仿生关节中的应用

气动人工肌肉作为一种新型的驱动装置,以其简单的设计和独特的仿生性一直受到人们的关注,自问世以来,人们对它的研究方兴未艾。该文根据气动人工肌肉的构造、原理和特点,谈谈气动人工肌肉在仿生关节中的应用及其发展前景。     

气动人工肌肉驱动的柔性仿生肩关节结构设计与优化

根据人体肩关节的特点设计了一种气动人工肌肉驱动的柔性仿生肩关节,推导了该仿生关节的逆运动学模型;以仿生关节最小输出转矩、气动人工肌肉输出力模型以及最大收缩率作为约束条件,以仿生关节运动范围最大为目标函数,利用遗传算法对该仿生关节的多个结构参数进行优化设计。优化结果表明,优化后的关节运动范围明显增大,有效提高了该仿生关节的灵活性。     

气动人工肌肉

本文介绍了人工肌肉的产生背景,分析了生物肌肉的特性,概述了国内外对人工肌肉的研究状况,并举出了一些利用气动人工从的应用实例。     

气动人工肌肉驱动关节特性研究

气动人工肌肉是一种具有良好柔性、出力/重量比大的新型气动执行器。该文研究了由一对气动人工肌肉的组成的关节模型，分析了它的静特性，并进行了实验研究。实验结果表明气动肌肉关节具有一些独特的特性。     

一种新型气动执行元件--气动人工肌肉

气动人工肌肉是一种结构简单、功率自重比大、有良好柔性、不会损害操作对象的新型气动执行元件。概述了气动人工肌肉的研究现状，分析了气动人工肌肉的优缺点和应用中存在的问题。在此基础上，指出目前气动人工肌肉的研究尚处于起步阶段，并给出了其有待进一步研究的方向。介绍了一些气动人工肌肉的应用实例。     

气动人工肌肉驱动三自由度球面并联机器人关节的位置控制研究

将气动人工肌肉驱动器应用于柔索驱动三自由度球面并联机器人关节，介绍了该机器人关节的运动学模型，提出了一种简便的轨迹规划方法，建立了关节的实验测控系统，应用智能PID算法控制气动人工肌肉的位置从而实现对关节末端的位置控制，在现有的实验条件下，取得了比较满意的控制结果。     

基于气动肌肉的多自由度关节的实验研究

该文设计了一根气动人工肌肉驱动特性实验台的计算机辅助测试系统,通过此实验台得到气动人工肌肉的内部气压和其收缩量之间的变化关系.根据实验得到驱动特性,设计了基于气动人工肌肉的机械手关节和控制系统,并通过实验得到了气动人工肌肉的气压和机械手关节转动角度的曲线关系.     

气动肌肉及其构成的关节模型研究

气动肌肉是一种具有重量轻、功率—重量比高的新型气动柔性执行器。用变刚度弹簧模型来近似气动肌肉的特性 ,研究了气动肌肉的刚度特性 ,并分析了由一对气动肌肉构成的关节模型 ,最后通过实验对模型进行了验证。     

McKibben气动人工肌肉的理想模型

分析并指出Chou所建气动人工肌肉理想模型存在的不足,建立了气动人工肌肉理想状态下的数学模型,并通过实验和仿真说明所建立的理想模型比Chou所建立理想模型更接近于实际实验数据,为以后控制策略的选取以及实验研究打下基础。     

气动人工肌肉系统动态特性研究

提出将气动人工肌肉视为带有弹性负载的变截面气缸的观点，方便地建立了气动人工肌肉系统动态数学模型。将气动人工肌肉的工作过程划分为等客充气、充气收缩、排气伸长和等容排气四个部分，通过仿真和实验研究对气动人工肌肉进行了特性分析。实验结果表明了所建立的动态数学模型的正确性，为气动人工肌肉应用研究奠定了基础。     

McKibben气动人工肌肉技术的发展历程

气动人工肌肉也称气动橡胶驱动器,是一种具有良好柔性、出力/重量比大的新型气动执行器.文中主要针对McKibben气动人工肌肉概述了国内外的研究现状,分析了McKibben气动人工肌肉的优缺点和应用中存在的问题.并举出了一些利用McKibben气动人工肌肉用在仿生机械中的应用实例.     

气动人工肌肉驱动关节PID位置控制研究

气动人工肌肉是一种具有柔顺性的新型驱动器。文章在对人工肌肉及其驱动关节进行实验研究及建模的基础上，采用PID方法对人工肌肉驱动的关节进行了位置控制的研究，取得了较为理想的控制效果。     

气动人工肌肉静态特性实验研究

该文设计了气动人工肌肉静态特性实验系统。通过实验分析了橡胶弹性力、橡胶筒与纤维层间的摩擦力对气动人工肌肉静态特性的影响，结果表明对气动人工肌肉理论分析的正确性，为气动人工肌肉进一步的研究奠定了基础。     

气动人工肌肉特性分析的新方法

基于对气动人工肌肉静态特性的分析，提出了将气动人工肌肉视为变截面积气缸的新的分析方法，运用该方法推导出了气动人工肌肉的动力学数学模型。并对气动人工肌肉的充放气过程进行了计算机仿真分析，该分析方法简单方便，为气动人工股肉的深入分析和实现高精度控制建立了基础。     

Mckibben气动人工肌肉特性研究

1引言Mckibben气动人工肌肉是美国医生Mckibben于20世纪50年代发明的一种气动人工肌肉[1、2],当时被用作能够辅助残疾手指运动的气动装置,以方便残疾人使用。它由一只可膨胀的橡胶管和由纤维构成的织物层外罩构成,外罩两端与橡胶管两端连在一起。当橡胶管受压膨胀时,外罩跟着膨     

气动人工肌肉系统建模与仿真

建立了气动人工肌肉系统完整的静动态特性数学模型,提出气动人工肌肉系统的工作过程可以分为等容充气、充气收缩、排气伸长和等容排气四个部分。并通过仿真分析了气动人工肌肉系统的工作特性,为控制策略的选取以及试验研究打下基础。     

气动人工肌肉改进模型研究

气支人工肌肉 ,又称橡胶驱动器 ,是一种具有高出力 /重量比的新型执行器。传统的理想模型和实际模型之间存在着很大的差距。本文分析了引起这些差距的原因 ,并给出了一个改进的模型 ,实验表明这个模型比较接近实际模型。     

气动人工肌肉并联平台自适应模糊CMAC姿态跟踪控制

着眼类人机器人的腰部应用,设计了一种气动人工肌肉三自由度并联平台。引入一种自适应模糊CMAC(AFCMAC),实现了并联平台的姿态控制。通过规划输入空间,实现了AFCMAC对迟滞力、气压波动等不确定因素和非线性耦合因素的感知。离散抗饱和PID并行监督和离线辨识避免了在控制运行初期出现较大的跟踪误差和气压波动,从而使AFCMAC的在线实时自学习调整成为可能。进行了定点转动姿态跟踪实验和抗干扰实验,实验结果表明,AFCMAC具有较好的姿态控制性能和在线学习调整能力。     

气动人工肌肉并联驱动多自由度平台的系统设计

采用一种新型的气动驱动器——气动人工肌肉来并联驱动一个新型的多自由度平台，并以高速电磁开关阀来控制气动人工肌肉。从而实现了一种新型、经济实用的多自由度平台。文章对系统中的气路设计、计算机控制系统和测量方式进行了详细的描述。     

基于气动肌腱驱动的拮抗式仿生关节设计与控制

关节是仿生机器人机械系统的基本组成元素。在面向环境交互的仿生机器人系统中,关节的质量、体积以及功/重比直接影响系统的工作性能。与传统的电气、液压驱动方式相比,采用气动肌腱的驱动方式具有质量小、体积小和高功/重比等优势,具有广阔的应用前景。从功能仿生角度出发,在分析人体肘关节骨骼结构特点和肌肉发力方式的基础上,设计一种基于气动肌腱驱动的拮抗式仿生关节。建立单根肌腱的数学模型,通过搭建气动肌腱工作特性试验平台对肌腱进行性能测试,采用最小二乘法对模型参数进行辨识。针对拮抗式仿生关节的构型进行运动学和动力学分析,提出基于肌腱模型的偏置输入气压控制方法,设计基于关节估计阻尼的扰动观测器对名义模型进行补偿,通过数值仿真对控制方法进行有效性验证。建立仿生关节运动控制试验系统,通过单关节轨迹跟踪试验验证了肌腱理论模型的正确性及控制策略的有效性。