柔性外骨骼机器人技术研究

设计一种用于老年人日常生活腰部助力的外骨骼机器人,该可穿戴式腰部助力机器人利用气动肌肉实现轻量化,穿戴舒适同时柔性助力.本着服务老年人的目的,这套机构采用了柔性外骨骼的设计结构,可以给使用者动作进行时提供腰部所需助力,借助气动肌肉进行身体和腰部需要的地方助力.进行了外骨骼的柔顺控制研究和柔性可穿戴式机构设计,实现老年人的躺到坐、坐到直立等运动.该机构主要是提供助力,从而达到预期的结果,可以缓解日益严重的老龄化带来的日常生活问题.     

柔性外骨骼机器人技术研究

设计一种用于老年人日常生活腰部助力的外骨骼机器人,该可穿戴式腰部助力机器人利用气动肌肉实现轻量化,穿戴舒适同时柔性助力.本着服务老年人的目的,这套机构采用了柔性外骨骼的设计结构,可以给使用者动作进行时提供腰部所需助力,借助气动肌肉进行身体和腰部需要的地方助力.进行了外骨骼的柔顺控制研究和柔性可穿戴式机构设计,实现老年人的躺到坐、坐到直立等运动.该机构主要是提供助力,从而达到预期的结果,可以缓解日益严重的老龄化带来的日常生活问题.     

混合驱动腰部康复机器人机构设计及运动学分析

针对人体腰部的步态康复训练,设计了一种柔索气动肌肉混合驱动腰部康复机器人。通过对人体躯干在步态时运动状态的分析,确定康复机器人的基本功能要求。据此对康复机器人进行机械结构设计,使用双并联机构分别对人体腰部和下肢进行牵引驱动,并且采用柔性驱动,综合气动肌肉和柔索的驱动特点,不仅增加了康复机器人的适应性,还防止了受训人在训练过程中受到强迫性伤害。为验证机构的上述特点,使用封闭矢量环法计算了位姿逆解,并建立了速度雅可比矩阵。建立了考虑人体尺寸的康复机器人运动学模型和气动肌肉组件动力学模型,数值仿真得出步态时柔索、气动肌肉运动学性能以及气动肌肉组件力输出变化规律曲线,验证了机构的有效性。     

基于伪刚体模型的腰部训练装置的运动学分析

考虑到康复运动过程中康复患者对康复机器人的作用,康复机器人的设计过程中将康复患者的康复部位作为其一部分进行设计和分析。将腰部考虑成柔性杆,并将其作为气动人工肌肉驱动的腰部训练装置的一部分进行分析。对腰部训练装置进行了结构介绍并分析了腰部在腰部训练装置中的作用,给出了腰部训练装置的运动学模型。对腰部训练装置进行了受力分析,结合腰部训练装置的功能对气动人工肌肉组件进行了设计和受力分析,使用伪刚体模型对腰部进行受力分析,得到了腰部脊柱与康复腰带结合点的受力结果,基于此对腰部训练装置整体进行受力分析,得到腰部训练装置中康复腰带与气动人工肌肉组件之间受力的关系。通过仿真验证了运动学分析和受力分析结果的正确性,并根据腰部训练装置的力学分析及仿真结果,进一步设计并搭建气动人工肌肉和柔索混合驱动并联腰部康复机器人试验平台。     

基于nRF905的气动肌肉机械手远程遥控实现

为了实现气动肌肉机械手远距离遥感控制,设计了一种基于nRF905无线收发芯片和C8051F020单片机的远程遥控系统,根据人体手臂结构和运动方式特点搭建了一种多自由度气动肌肉机械手样机,并将远程遥控系统作用于气动肌肉机械手样机上,最后对远程遥控系统的控制区域和气动肌肉机械手关节运动进行了实验研究。实验结果表明,该远程遥控系统在室外700 m和室内100 m区域内能够较好的对气动肌肉机械手进行远程控制,并且运行可靠。     

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。     

柔性可穿戴腕部动力手套的设计与分析

动力手套是一种腕部康复训练装置,同时具有辅助的助力功能。康复训练是手腕进行自主康复的一种重要的辅助治疗手段,传统的康复训练装置大多采用电机驱动的刚性外骨骼结构,在运动时急剧变化的冲击力易造成关节二次伤害,同时较大的质量增加了身体的额外负担。基于气动人工肌肉设计并制作了一款柔性可穿戴动力手套装置,能够实现腕关节屈/伸、内收/外展两自由度运动,集康复训练与腕部助力于一体,轻量化柔顺的外骨骼结构提高了其便携性及舒适性。通过嵌入薄膜压力传感器能够感知手掌与物体之间的抓取力,自动实现腕关节助力功能并有效地保护腕部。对腕部进行穿戴静力分析求解手套装置的性能需求参数,并测试气动肌腱的关键指标及手套的整体性能,测试结果表明所设计的动力手套能够满足腕部康复训练要求并具有辅助的助力功能。     

Mckibben气动人工肌肉在爬升和爬行机器人中的应用

Mckibben气动肌肉是一种使用比较广泛的气动人工肌肉，该文介绍了Mckibben气动肌肉的基本特性，分析了Mckibben气动肌肉在爬升和爬升机器人中的应用优势，并给出一些应用实例，最后指出了Mckibben气动肌肉在应用到爬升和爬行机器人时要克服的一些困难。     

气动人工肌肉智能控制系统研究

介绍了一种新型的气动执行机构——气动人工肌肉,完成了基于单片机控制的气动人工肌肉位置控制系统,建立了数学模型,控制方法结合了神经网络与PID方法,PID的程序由单片机实现,神经网络的程序基于C++编写,由Qt平台实现并完成良好的人机交互界面,实现了人工智能控制。     

仿人型机器人腿的探讨

提出一种用气动人工肌肉驱动的仿人型机器人腿。首先描述了气动人工肌肉的结构与工作原理，人工肌肉具有变刚度特性，它的刚度可通过控制橡胶管内的气压实现，调节管内气压的大小就可改变肌肉的刚度。它的刚度大小决定肌肉的驱动力。然后提出了用气动人工肌肉驱动的机器人腿的结构形式以及机器人腿的摆动控制方式，腿的驱动力和行走运动全由工控机控制实现。     

某高转速精密机床气路控制的改进

根据可重配置机床对不同机械模块的配置需求,进行可重配置机床的气路总体设计.通过对不同机械模块的控制特点进行分析,针对不同机械模块设计了相应的气路控制方法.尤其是对大旋转惯量的转台系统设计主辅气路的控制方式,解决了冲击碰撞问题.对油雾润滑气路增加了背压功能,实现了节流控制.     

McKibben型气动肌肉模型改进与性能测试

提出一种改进的编织网气动肌肉静态模型,据此制备编织网气动肌肉。首先通过信赖域算法优化模型与实验的最小二乘误差,求解模型中的经验系数;然后分析初始编织角和橡胶管壁厚两个主要结构参数对编织网气动肌肉性能的影响;最后根据分析结果, 优化了结构参数,设计了端部结构,自制编织网气动肌肉。改进的静态模型仿真结果与实验结果一致,证明改进的静态模型提高了精度。对照实验表明,自制的编织网气动肌肉总体性能明显提高,进一步证明了改进静态模型对提高自制编织网气动肌肉工作性能的有效性。     

带有迟滞非线性的气动运动模拟平台自抗扰轨迹跟踪控制

针对带有迟滞非线性的气动运动模拟平台的轨迹跟踪提出了带有切换扩张状态观测器的自抗扰控制方法。气动运动模拟平台的迟滞非线性特性主要指气动人工肌肉在正向充气反向放气时长度和拉力曲线的差异。针对此特性设计了切换扩张状态观测器来估计和补偿模型非线性,分别对于气动人工肌肉正反向充放气的不同模型采用不同的观测器增益,以提高状态估计效果,减小跟踪误差。进一步,设计了状态误差反馈控制器,得到了基于切换扩张状态观测器的二阶非线性动态系统全局有界稳定的充分条件。最后实验结果证实了所设计的切换扩张状态观测器的实际效果。     

气动人工肌肉驱动器的动态跟随控制研究

研究了气动人工肌肉驱动器的动态位置跟随控制技术,构建了控制实验系统,设计了控制系统软件,并运用BP神经网络PID控制算法对其进行实验控制研究。实验结果表明,能够较好地实现气动人工肌肉驱动器的位置定位控制和动态跟随控制。     

基于改进J-A模型的气动肌肉迟滞建模及其补偿控制

 针对气动肌肉非对称迟滞现象,采用改进Jiles-Atherton(J-A)模型来对其进行描述,并利用自适应权重粒子群来对模型所需参数进行辨识;通过与实验数据进行对比,对所建模型精度进行验证。基于所建迟滞模型,进而提出一种积分逆迟滞补偿器,通过将其引入到PID控制系统中,实现对气动肌肉的迟滞补偿控制。仿真结果表明,引入迟滞补偿器后显著提高了对气动肌肉的控制精度,验证了所提迟滞补偿器的有效性。     

气压式仿人机器人的腰部设计与运动仿真

提出了一种新型的气压式仿人机器人腰部机构,它具有结构简单和运动稳定的特点。气压式仿人机器人腰部的运动受到手部、头部和腿部等关节力矩的影响。在对机器人进行简化之后,依据高效-欧拉算法,对该仿人机器人进行整体建模,导出腰部俯仰和侧转关节的动力学模型。从动力学上分析,机器人腰部手部和腿部的运动以及外力(矩)等的影响。在Pro/e3.0上建立仿人机器人腰部结构模型,然后导入ADAMS中进行动力学仿真研究,验证了该模型的正确性。     

McKibben气动肌肉数学模型的发展

气动肌肉作为一种新型气动执行器,具有常规执行元件难以比拟的优点。本文简要概括了气动肌肉产生的背景、发展史,重点对Mckibben型气动肌肉的国内外建模方法进行了分析总结,为今后的研究工作打下了基础。