气动柔性五自由度手指的神经网络控制

基于气动柔性弯曲关节和球关节,设计了仿人类大拇指的五自由度气动柔性手指,通过对手指运动的分析,建立了手指控制模型。根据BP神经网络算法对手指进行控制,通过位置控制网络层计算驱动气压,并作为下层网络的输入,驱动器控制网络层控制数字比例阀的输入电压来控制手指的驱动气压,实现对手指的控制。系统仿真和实验结果表明,该算法能很好地实现手指运动的精确控制。     

基于FPGA的气动柔性手指的神经网络控制器设计

研究了气动柔性手指智能控制策略的硬件实现，设计了气动柔性手指的神经网络控制器。气动柔性手指神经网络控制器是在已经对气动柔性手指进行运动学和动力学分析的前提下，使用MATLAB对神经网络进行试训，依据训练所得的权值和阈值，在现场可编程门阵列集成环境下，基于超高速集成电路硬件描述语言完成的。该控制器适用于具有复杂智能控制策略且对实时性要求高的多手指控制系统。     

基于气动柔性驱动器的三自由度手指指端输出力特牲研究

三自由度手指由3个气动柔性弯曲关节串联而成,弯曲关节由气动柔性驱动器 ( FPA)驱动。关节驱动力矩的大小取决于各个关节FPA内腔中的压缩气体压力的大小。推导了手指运动学方程及力雅可比矩阵,分析了手指指端受力状况,建立了指端输出力与各个内腔气体压力增值之间的映射关系。对手指指端输出力进行了仿真研究和实验研究,实验结果与力模型结果基本吻合。     

机器人灵巧手指的结构设计与分析

通过对人手指结构的分析,基于Solidworks三维软件设计了一种气动人工肌肉驱动的机器人灵巧手指,按照人手指结构比例进行了优化,并采用触力传感器和电位计来分别检测指尖接触力及三个关节转角,为构成闭环控制产生反馈信号。对所设计的手指进行了运动学分析,确定出手指各关节的运动空间及输出力,为进一步进行灵巧手模块化设计打下了基础。     

基于FPA的气动柔性手指康复器及其控制系统

针对现有手指康复器在柔顺性、适用性和安全性方面存在的不足,基于气动柔性驱动器（FPA）设计了一种气动柔性手指康复器,以采用压缩气体驱动并以橡胶材料为主体设计的基于FPA的柔性弯曲关节代替传统的纯机械式结构。根据手指康复器仿生康复的任务要求,设计具有三大模块的控制系统：模式识别模块负责通过采集和分析手指表面肌电信号(sEMG)对主体的动作意图进行识别,并生成康复运动训练方案;角度反馈模块采用AS5045芯片实时检测康复器运动状态并将数据信息反馈至主控制器;主控制模块控制上述训练方案和康复器运动状态实时反馈信号以驱动康复器完成运动训练。实验结果表明,康复器两个关节弯曲期望值为15°和30°时的稳态误差小于0.6°,提出的控制系统能很好地完成sEMG的识别、康复器运动信息检测与反馈和康复训练任务,证明了手指康复器及其控制系统是可行的、有效的。     

三自由度并联气动柔性执行器工作空间的研究

针对三自由度并联气动柔性执行器的工作空间计算问题,对其工作空间的计算方法和评价标准进行了研究。对该类利用柔性结构和压缩空气实现运动的新型执行器进行了运动学分析。通过对其3个气动柔性元件以及两个圆盘组成的结构进行运动学关系的研究,得到了气动柔性元件的长度和执行器末端位置的数学关系。利用搜索法对该数学关系进行了数值计算,获得了该执行器的工作空间包络面,并对不同参数下的工作空间的变化特点和差异性进行了分析研究。研究结果表明,当选取工作空间的体积、最大工作半径以及最大弯曲角度作为衡量工作空间大小的指标时,上述3个指标均可随柔性元件伸长率k及安装结构参数S的增大而增大。该结论可以对该执行器的结构设计和理论研究提供指导。     

大柔性灵巧手指弯曲仿真研究

针对传统机器人灵巧手弯曲柔性度不足等问题,提出了一种新型气动柔性弯曲关节—大柔性灵巧手指。为验证大柔性灵巧手指转角静态模型的正确性,首先,将该手指等效为悬臂梁,然后,通过ANSYS仿真软件模拟了手指在不同内腔气压下的弯曲模型,建立了手指弯曲角度与内腔压力的仿真关系曲线,结果显示该仿真关系曲线与手指转角静态模型曲线基本吻合;最后,通过实验研究得到了手指实际弯曲角度与实际内腔压力之间的数据关系,并通过Matlab软件整理仿真与实验数据得出了理论弯曲曲线与实际充放气曲线对比图。研究结果表明,该大柔性灵巧手指转角静态模型是正确的,这可为以后手指的进一步研究奠定一定的理论基础。     

气动柔性球关节的位姿测量系统研究

基于新型气动人工肌肉提出了一种气动柔性球关节,介绍了气动柔性球关节的结构原理;重点讨论了针对该球关节的位姿测量系统原理及位姿计算方法;给出了实验结果并进行分析,表明设计的位姿测量系统是准确适用的.     

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。     

全气动蠕动机器人

提出了一种基于气动柔性驱动器的全气动蠕动机器人，介绍了该机器人的组成、工作原理及气动和电气控制系统。该机器人的驱动和蠕动全部由气动元器件实现；利用能伸缩和弯曲的柔性驱动器连接真空吸盘，通过气阀控制气体压力，驱动器和吸盘的协同工作，实现机器人的直线和曲线蠕动。     

基于气动柔性驱动器的手腕运动康复装置

针对传统的手腕康复训练器存在柔性不足,结构复杂,成本高昂等问题,基于一种可产生弯曲变形的气动柔性驱动器,设计出一种手腕运动康复装置。阐述了气动柔性驱动器和手腕康复装置的设计与制作方法,实验结果表明该手腕康复装置能有效地驱动手腕做运动康复训练,并具有很好的柔性。     

基于有限元的柔性手指运动及动力特性分析

柔性驱动器是柔性机器人研究的方向之一,文中设计了一种具有充分柔顺性和安全性的柔性灵巧手指。应用有限元和试验的方法分析了柔性灵巧手指的指尖运动学特性,基于ANSYS有限元软件分析了柔性灵巧手指多点接触抓取过程模型、指尖力输出特性及工作过程的稳定性。为柔性灵巧手指在机器人多指灵巧手中的应用研究奠定相关理论及技术基础。     

刚软结合可穿戴手部康复装置设计

手部康复装置是用于手部功能恢复治疗的装置,刚性装置柔性不足、贴合性差,容易造成二次伤害;软体装置驱动力小,且复杂软体装置不易制作。为克服刚性装置与软体装置的缺点,提出了一种结合软体关节与刚性指节的可穿戴手部康复装置。分析人手的生物结构,设计软体关节结构并分析其弯曲特性,基于刚软结合设计气动手指执行器,并进行有限元应力与变形分析;完成软体硅胶关节模具和手部康复装置的制作;搭建气动手指执行器测试实验平台,测试刚软结合手指执行器的弯曲特性和指尖力,并进行手部康复装置对不同形状物体的抓取实验。结果表明所设计的刚软结合可穿戴手部康复装置可实现手部抓握等运动功能的康复训练。     

气动柔性扭转关节静态模型

基于气动柔性驱动器(Flexible pneumatic actuator, FPA)研制一种气动柔性扭转关节,该关节主要由两个弧形的FPA组成,向这两个FPA充入压缩气体,关节转过一定的角度。分析扭转关节中FPA壁厚变化规律,对单个FPA的自由端进行力矩平衡分析,建立该关节的静态模型,构建试验系统对气动柔性扭转关节进行压力转角关系试验。试验结果与仿真曲线存在一定误差,分析影响扭转关节静态模型准确性的因素,并根据试验结果对扭转关节的数学模型进行修正,得到的修正模型能够较好地描述关节的充气过程和放气过程。     

基于气动机械手的螺杆柔性自动化装配及其PLC控制

基于气动技术及数字控制技术的柔性装配是精密仪器仪表制造中的关键技术.针对变送器膜盒的螺杆自动化装配,该文提出切实可行的柔性自动装配方案,分析并优化了螺杆装配气动机械手结构,根据装配系统工艺要求设计了可靠的气动控制系统,基于可编程控制器实现了变送器膜盒螺杆的高精密自动化柔性装配,为精密仪器仪表柔性装配提供了重要的参考范例.     

一种刚柔结合柔性夹持器的设计

为解决传统刚性夹持器适应性差和软体夹持器夹持范围较小的问题,提出了一种刚柔结合柔性夹持器的设计方案,其中刚性的曲柄滑块机构采用铝合金材料制作,柔性的气动软体驱动器则由乳胶气囊以及纤维布两部分组成。通过滑块平移带动夹爪转动,实现夹爪张开和闭合,再通过调整供气气压控制夹持范围。基于ADAMS软件对刚性机构进行运动学分析,再仿真并结合实验,研究气动软体驱动器的动态特性,确定其最佳尺寸。最后,对样机进行实验测试,实验结果表明,设计的夹持器自适应性好、夹持范围较大。     

气动柔性驱动器及其在灵巧手中的应用研究综述 

介绍了几种典型的气动柔性驱动器——McKibben型PMA、三自由度FMA、旋转型气动柔性驱动器、柔性流体驱动器和新型气动柔性驱动器FPA的研究现状,并对这5种气动柔性驱动器进行了深入的分析讨论,指出它们各自的优点和不足之处。综述了应用典型气动柔性驱动器研制的几种气动柔性灵巧手,分析了各灵巧手的特点;结合上述几种气动柔性灵巧手,对目前该领域研究中存在的急需解决的关键性问题进行了总结分析。     

气动柔性机械手手指运动学研究

气动柔性五指机械手手指由自制的两种柔性关节通过连接盘串联组成。根据关节变形规律,在手指上选取特征点,通过齐次坐标变换建立了机械手手指的运动学模型。在柔性关节静力学实验的基础上,进行了柔性手指的运动学仿真,获得了机械手手指的工作空间。仿真结果表明,该柔性机械手具有较好的灵活性和较大的工作空间,通过手指间的协同配合可以完成抓、握和夹等动作。     

气动柔性球关节的模糊PID控制

介绍了新型气动柔性球关节，讨论了其控制方法。综合模糊控制和PID控制的特点。设计了针对气动柔性球关节的模糊PID控制器，实现对球关节弯曲角度、偏转方向等系统参数的动态控制。实验结果表明，模糊PID控制可以实时准确地对气动柔性球关节进行控制。设计的控制系统可以作为气动柔性球关节的有效控制系统，用于进行相关研究。     

气动式柔性限自由度机械手指

介绍一种气动式柔性限自由度机械手指,多个手指可组合成操作机械手。机械手指的各关节采用圆柱或圆锥弹簧为柔性骨架,圆柱或圆锥弹性体受气压后膨胀作为肌肉动力。关节弯曲角度和抓握力与关节内的气体压强有关;采用弹性结构的关节,缓冲性好;限制了关节的自由度,使关节不会侧弯。文中给出了手指的结构、气动原理与控制方法。