气动人工肌肉驱动球面并联机器人关节的力控制研究

分析了具有柔索冗余驱动特点的静力关系，研究了力控制的智能控制算法及策略，在建立的实验样机上达到了良好的力伺服性能．将气动人工肌肉的被动柔顺性与位置控制到力控制过渡的主动柔顺控制策略结合，有效避免了机器人在与环境接触时的碰撞与冲击．     

气动人工肌肉驱动的肘关节辅助机器人迟滞补偿

面向上肢康复与辅助运动,研制了一款基于气动人工肌肉(PAM)柔顺驱动的肘关节辅助机器人.气动人工肌肉的迟滞非线性极大降低了系统的运动精度.常见的基于离线辨识的迟滞补偿方法不能很好地适应系统状态的变化.本文提出了一种将直接逆模型法与改进的自适应投影(MAP)算法相结合的自适应迟滞补偿策略:基于直接逆模型法,使用Prandtl-Ishlinskii模型创建系统的逆迟滞模型,并以该模型为迟滞补偿器;使用MAP算法实现逆迟滞模型参数的在线辨识.这种方法无须离线建模与求逆,且无须针对不同的轨迹调节控制器参数.实验结果表明,与PID(比例-积分-微分)控制器与自适应投影(AP)算法相比,该方法有效地补偿了系统的迟滞,暂态过程的调节时间与超调量明显优于前面2种方法,闭环系统能够很好地跟踪阶跃与幅值衰减的正弦信号等不同类型的运动轨迹.     

气动人工肌肉驱动的机器人控制方法研究现状概述

随着机器人技术的飞速发展,传统执行器(如电机、液压驱动等)结构繁冗、体积庞大,越来越难以满足新一代智能机器人对轻质化与柔顺性的需求,具有更高柔顺性、更强安全性的气动人工肌肉日益受到广大学者的关注.气动人工肌肉结构简单、材料轻便、生物适应性好,在医疗康复、航空航天、水下作业、抢险救灾等领域均具有良好的适应性,可方便地用于驱动机器人完成多项复杂任务.然而,气动人工肌肉与生俱来的迟滞、高度非线性、蠕变等特性,为其驱动的柔性机器人精准智能控制带来了挑战.鉴于此,首先对气动人工肌肉的工作原理、优势缺陷、建模与应用现状等进行简要介绍;然后基于气动肌肉的主流模型,对近年来单、多气动人工肌肉驱动的机器人运动控制方法研究现状与最新进展进行重点阐述;最后根据当今研究现状与尚未解决的难题,简要分析气动人工肌肉驱动的机器人未来发展趋势.     

基于气动人工肌肉的双足机器人关节设计

介绍了一种由气动人工肌肉构建的双足机器人关节,该关节利用气动人工肌肉的柔性特性,可以有效控制双足机器人快速行走或跑步时的落地脚冲击问题。详细给出了气动人工肌肉的工作原理以及由其构成的关节系统的硬件架构。同时介绍了基于此硬件关节搭建的控制软件系统。     

S—SCARA机器人球面柔顺性介绍

本文介绍了一种新型的球面关节型SCARA机器人(Spherical SCARA),包括S—SCARA机器人的本体结构,坐标系介绍和球面柔顺分析等。     

形状记忆合金丝编织网气动肌肉机构及其阻抗控制

气动肌肉是仿生机器人研究的重点,为此,设计了形状记忆合金丝编织网气动肌肉机构.通过等效气缸和等效动力学分析,建立了输出力模型,设计了含位置PID内环的阻抗控制,并建立了阻抗模型,通过拉氏变换和频域分析给出了稳定条件.理论分析表明,合金丝的收缩可增大气动肌肉的输出力和调节刚度.在Matlab上开展阻抗参数对柔顺性影响的仿真实验,结果表明刚度对于接触力影响最大,阻抗控制可实现接触力和位置的协调控制.     

气动人工肌肉驱动器在六足步行机器人中的应用

本文介绍了应用一种新型的气动人工肌肉驱动器实现的六足步行机器人，包括机械设计，步态规划和控制系统设计，以此介绍气动人工肌肉驱动器的在行走机器人方面的应用。     

基于细径McKibben型气动人工肌肉的仿生手研发

以细径McKibben型气动人工肌肉作为执行器,研发了一种质量轻且具有良好柔顺性、灵巧性的仿生机械手.分别以直径为1.3mm和2mm的细径McKibben型人工肌肉模拟人手的内在肌和外在肌,以人手骨骼、关节、肌肉的生理构造为设计准则,设计并制作仿生手样机.该样机由35根人工肌肉驱动,与人手大小相仿,质量小于0.5 kg.通过实验,对该仿生手的运动性能、目标抓握能力和鲁棒性进行验证,该仿生手可以完成与人手相近的动作.     

机器人柔顺控制研究

回顾了机器人柔顺控制研究历史．介绍了目前的研究现状，详细分析了现有的４种研究策略，提出了机器人主动柔顺控制的４大关键问题，展望了发展趋势——智能控制     

具有固定重力补偿的模糊免疫PD控制在气动人工肌肉驱动机械手位置控制中的应用

为了克服具有固定重力补偿的传统PD控制存在的不足,提高气动机械手位置控制的精度和控制系统的适应性和鲁棒性,借鉴生物免疫反馈响应过程的调节作用和模糊推理逻辑可逼近非线性函数的特性,将模糊控制算法和免疫反馈机理与具有固定重力补偿的传统PD控制算法相结合,提出了具有固定重力补偿的模糊免疫PD控制算法,并将它应用到气动人工肌肉驱动的机械手的固定点位置控制中.实验结果表明,该控制方法的控制性能优于常规的PD控制,具有一定的实际应用价值.     

对气动肌肉驱动器快速准确定位控制的研究

针对气动人工肌肉(PAM)驱动器,将机器人受驱关节的转角位置误差、位置误差变化速率和负载变化等,作为控制器的内环反馈量,建立了一种能自适应调节比倒压力阀输入控制量大小的算法,模拟人类手臂两点间的运动特点,同时通过外环反馈的角位置,控制电磁开关阀的开合,使受控关节能快捷、稳定和准确地定位于目标位置,解决了由于气体的可压缩...     

无杆气缸驱动的柔性机械臂振动控制

提出了一种无杆气缸驱动的柔性机械臂定位和振动抑制系统,采用脉冲码调制(pulse code modulation,PCM)方法实现.首先,推导了气动驱动柔性臂的系统模型,对采用的复合定位和振动抑制控制算法进行理论分析.其次,气缸行程长、气体具有压缩性以及气动驱动存在非线性和阀门开关有时延等因素会引起控制作用的滞后问题,容易激发高阶模态的极限环振荡,导致观测和控制溢出,这将影响控制系统的稳定性.为了克服上述问题,在控制算法中引入时延补偿、低通滤波法.最后,进行气动驱动柔性臂同时定位和振动抑制的试验研究.试验结果表明,采用的气动驱动控制方法可以有效地抑制柔性臂的低频模态振动,并同时实现定位.     

扁平气动人工肌肉的设计和分析

传统的气动人工肌肉受结构和制造手段的限制,很难同时满足高收缩率、高收缩力和全柔性等应用需求。针对这些问题,本文基于约束层、收缩层与扁平气囊正交混合编织的工艺,提出了一种扁平编织型气动人工肌肉（扁肌）。通过建模分析了最小收缩层长度、收缩率以及扁肌最大厚度与气囊层数及气囊手指数量之间的关系,并通过数值拟合获得了收缩力的近似解析解。扁肌的各主要部件均采用激光切割而成,组装完成的扁肌质量仅为8.1g,厚1.2mm。收缩实验表明,扁肌在5%的收缩率下最大收缩力可达280 N,是其自重的3527倍。在0.5 kg的负载下最大收缩率42.8%,最大收缩速度1216.2mm/s。迟滞实验表明,扁肌存在一定的位移迟滞,而力迟滞并不明显。在采用闭环控制时,扁肌对0.25 Hz的正弦信号具有良好的位置跟踪能力,最大位移误差2.5mm。当频率为0.5 Hz时,受放气速度的影响,扁肌存在较大位移延迟。     

柔性装配系统的集成与设计

自行开发的柔性装配系统FAS ,将PC机、机器人、PLC和产品识别装置各单元集成于一个协调工作的自动装配系统。通过网络互连通信、信息集成 ,完成系统各单元的硬件构成和软件模块设计 ,为中小批量产品的装配提供了一个柔性化的解决方案。     

基于触摸屏的气动机械手控制系统设计

本案根据技校教学实训需求,在分析气动机械手的结构与动作过程的基础上,设计了气动控制同路、PLC控制系统、触摸屏监控画面.该气动机械手设计合理、动作安全可靠、互动性好,具有很强的开放性和扩展性.     

气动柔性手指的位置检测系统设计

基于气动柔性弯曲关节,设计了三关节气动柔性手指,针对该手指指尖位置检测和控制的需要,设计了基于PSD的指尖位置检测系统;在气动柔性手指指尖上安装一个点光源,与手指平行设置一块PSD光敏面,手指指尖运动轨迹通过点光源反映在PSD光敏面上,PSD将光源轨迹转换成电流信号.通过调理电路将电流转换成电压信号并放大,用PCI-1711数据采集卡采样电压信号,通过软件处理计算出手指指尖的位置和运动轨迹;实验表明在保证手指安装位置精度的条件下,能够得到比较精确的结果。     

气动机器人电-气控制系统设计

研制了一种适用于人体内腔诊查的柔性气动微机器人系统,根据机器人机体结构和移动机理,设计了该机器人的电-气控制系统,通过该控制系统控制机器人的主动移动,完成人体内腔的环境参数监测与诊疗等任务.