遥控气动肌肉驱动仿人机械手的实验研究

该文以气动肌肉为驱动器,设计了一个六自由度的仿人机械手,实现机械手的红外遥感控制,搭建机械手的实验平台,提出气动肌肉输出位移与关节转动角度的关系,得到气动肌肉仿人机械手关节的实测运动曲线,并与机械手关节运动的理论曲线进行对比分析.实验表明,该仿人机械手在气动肌肉输出位移小于41 mm时能较好实现人肘关节和腕关节的柔顺运动.     

一种气动人工肌肉驱动的七自由度仿人手臂的设计

气动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。该文设计了一种采用气动人工肌肉作为驱动器的七自由度的仿人手臂,并且通过实验,说明仿人机械手臂能够较好的实现7个自由度的运动。     

气动肌肉驱动仿人臂的设计

设计了一个由气动肌肉驱动的仿人臂，该臂具有4个自由度，肩部采用虎克铰形式。其具有重量轻、控制容易及柔顺性好等优点。初步试验表明，该仿人臂能够基本实现人类关节的柔顺运动。     

2007年《液压与气动》总目次

第1期一种气动人工肌肉驱动的七自由度仿人手臂的设计……(1)气动管道系统中的振动……………………………………(3)气缸起动冲击现象机理及影响因素实验分析……………(8)快速响应低耗气真空节能系统的研究……………………(10)深海采矿扬矿管重载被动型升沉补偿系统的研究………(13)采用闭式油路的节能液压电梯研究………………………(16)全液压盘钢翻转装置研制…………………………………(20)等温容器的换热模型建立及分析…………………………(22)以气动人工肌肉为动力的小型台式冲压机设计…………(26)ABS/ASR集成液压系统的动态特…     

气动肌肉驱动手爪的设计与分析

安全柔顺地抓取物体是机器人手爪的一项重要指标,气动肌肉作为一种类似生物肌肉的柔性驱动器,可以有助于实现这一目标。讨论了基于生物运动机制的仿人两指手爪的结构和工作原理,建立了气动肌肉驱动手指夹持力的理论模型,指出气动肌肉的输入压力是决定手指抓取力与手指张角大小的唯一因素。实验证实了该手爪可有效地抓取多种易碎、柔软的物体。     

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。     

气动人工肌肉驱动器驱动六足爬行机器人的步态选择和结构设计

气动人工肌肉设计简单并具有独特的仿生性 ,该文应用气动人工肌肉驱动器设计了一个六足爬行机器人 ,从仿生学角度对这个机器人进行了步态规划。文章对机器人的三角步态选择和两层板式机械结构的设计作了详细介绍。     

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。     

自制气动人工肌肉的基本特性研究

气动人工肌肉的基本特性可以用等压特性、等长特性来描述,可通过气动人工肌肉静态特性实验对其特性进行研究.本文设计了气动人工肌肉静态特性实验系统,对自制的气动人工肌肉的特性进行了研究.通过实验表明对气动人工肌肉静态数学模型理论分析的正确性以及自制的气动人工肌肉的实用性,为气动人工肌肉进一步的研究奠定了基础.     

柔性气动肌肉设计制作与实验研究

设计了一种全部由柔性材料制成的气动肌肉。通过理论分析和Abaqus软件仿真确定气动肌肉的设计参数,然后按照设计参数进行气动肌肉的制作。根据气动肌肉的工作条件搭建气动控制回路,利用Matlab GUI设计上位机操作界面以进行实验数据的采集。     

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。     

肩离断多自由度机器人型假肢肩部气动平衡机构的优化设计

肩离断多自由度机器人型假肢拥有6个自由度,其肩部前后摆采用旋转电机驱动,外摆采用直线电机驱动。为避免空间干涉以及减小驱动力矩,采用了一种气动支撑杆来实现对大臂关节重力矩的平衡。设计了气动支撑杆平衡结构形式,确定了结构设计中的待优化变量,建立起结构的运动数学模型,构造了结构设计的约束与目标函数。用有约束问题的最优化算法求得本结构的综合最优解,最后输出了优化设计计算结果及其运动仿真图形。     

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。     

仿生6足爬行机器人的研究

基于仿生学原理,设计了仿生6足爬行机器人系统,该系统采用PLC和单片机联合控制及关节型18个自由度的伺服机构,实现了闭环控制的反馈检测.无论地面状况如何,该系统都能够选择合适的步态,合理规划行走轨迹,实现避障越障功能,具有较高的灵活性、可靠性和较好的适用性.     

一种混合驱动式多关节双机械臂的设计与实验

基于机器入学和仿生学,设计了一种基于气动人工肌肉和步进电机混合驱动的多关节双机械臂,结构上兼具柔顺性和紧凑性,完成了多关节双机械臂气动回路和控制系统硬件的设计.基于VC+ +编程,开发了相应的控制系统软件和实现了用计算机对多关节双机械臂的位置协调控制.样机实验验证了多关节机械臂具有良好的位置精度和协调运动能力.     

气动钉枪内部流场PIV实验测量系统的设计

在气动钉枪气动原理研究的基础上,根据中国某款气动钉枪的结构特点和PIV光路布置的需要,设计并制作出一款可供PIV测试的气动钉枪.另外,为确保实验的精度和可操作性,实验还设计一些辅助装置,包括固定装置、自动打钉装置以及同步控制系统等.探索出一套适合气动钉枪内部流场PIV测试研究的实验系统.     

气动钉枪内部流场PIV实验测量系统的设计

在气动钉枪气动原理研究的基础上,根据中国某款气动钉枪的结构特点和PIV光路布置的需要,设计并制作出一款可供PIV测试的气动钉枪。另外,为确保实验的精度和可操作性,实验还设计一些辅助装置,包括固定装置、自动打钉装置以及同步控制系统等。探索出一套适合气动钉枪内部流场PIV测试研究的实验系统。     

气动肌肉关节的刚度分析及变刚度运动控制

根据人腿髋关节、膝关节骨骼结构及拮抗肌肉运动发力特点,设计一种拮抗气动肌肉驱动的仿生单腿机器人;由三元素模型求单根肌肉及关节摆动下被动刚度特性,分析关节角度/刚度关系;为实现仿生腿膝关节刚度可控的角度控制,建立仿生关节关于角度/刚度的基本气压解算模型;基于计算力矩控制对非线性对象具有高度补偿线性化性,提出含力矩项补偿的改进气压解算模型。搭建仿真及样机实验平台,结果表明,含两种气压解算模型的双闭环控制算法均能较好跟随膝关节角度/刚度,含带力矩项补偿模型的双闭环控制算法对膝关节的角度/刚度控制精度优于含基本模型的双闭环控制算法。该算法适用拮抗气动肌肉关节的类人运动,可满足人机协作时可靠性、柔顺性、仿生性等要求。     

一种六足仿生机器人的研究

基于仿生学原理,应用连杆机构学中的Robert原理,设计出一连杆轨迹能较好地近似于机器人理想足部轨迹的六杆机构.并通过ADAMS动力学仿真软件,对用这一连杆机构作为腿部机构的六足机器人进行了前进和转弯步态仿真.仿真结果表明该机器人具有良好的移动性能.     

Fuzzy Torque Control of the Bionic Flexible Manipulator Actuated by Pneumatic Muscle Actuators

A bionic flexible manipulator driven by pneumatic muscle actuator(PMA) can better reflect the flexibility of the mechanism.Current research on PMA mainly focuses on the modeling and control strategy of the pneumatic manipulator system.Compared with traditional electro-hydraulic actuators,the structure of PMA is simple but possesses strong nonlinearity and flexibility,which leads to the difficulty in improving the control accuracy.In this paper,the configuration design of a bionic flexible manipulator is performed by human physiological map,the kinematic model of the mechanism is established,and the dynamics is analyzed by Lagrange method.A fuzzy torque control algorithm is designed based on the computed torque method,where the fuzzy control theory is applied.The hardware experimental system is established.Through the co-simulation contrast test on MATLAB and ADAMS,it is found that the fuzzy torque control algorithm has better tracking performance and higher tracking accuracy than the computed torque method,and is applied to the entity control test.The experimental results show that the fuzzy torque algorithm can better control the trajectory tracking movement of the bionic flexible manipulator.This research proposes a fuzzy torque control algorithm which can compensate the error more effectively,and possesses the preferred trajectory tracking performance.