气动肌肉驱动器的动态刚度和阻尼特性

该文提出采用等效刚度-阻尼的方法建立气动肌肉驱动器的刚度和阻尼模型,根据广义刚度描述方法和阻尼等效原理推导出了动态刚度和等效阻尼系数,并在建立理论模型的基础上研究了气动肌肉驱动器的动态刚度和阻尼特性.研究表明,所建立的等效刚度-阻尼模型能够更好地描述气动肌肉驱动器的机械特性,尤其对于气动肌肉驱动器的输出力控制要求比较高、在动态驱动和气压变化比较大的情况下,必须考虑气动肌肉的阻尼作用.从仿真结果可见,气动肌肉的腔内气压越高,变化越快,阻尼的作用就越明显.     

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。     

一种基于并联气动肌肉的隔冲系统特性研究

为了有效减少冲击载荷对船舶、航天等工程领域高精仪器产生的影响,提出了一种基于并联气动肌肉的变刚度隔冲系统.首先建立了气动肌肉数学模型,并在此基础上,通过对系统的动力学和运动学分析,建立了隔冲系统的动力学模型,搭建了隔冲实验平台,并进行实验数据的采集与分析.实验结果表明:基于并联气动肌肉的变刚度隔冲系统能够有效减小冲击载荷作用下的加速度传递率,为该隔冲系统的深入研究和应用奠定了良好的基础.     

气动肌内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。     

仿生跳跃机器人气动串联弹性关节的位置/刚度控制

设计了一种气动人工肌肉驱动的串联弹性关节,基于气动人工肌肉Chou模型,建立了串联弹性关节的动力学模型,推导出关节刚度,获得了关节刚度与肌肉内部气压、弹性体刚度的关系.设计反向传播(back propagation,BP)神经网络整定PID参数的BP-PID控制算法,开展了气动串联弹性关节的位置与刚度控制研究.仿真结果...     

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。     

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。     

气动肌纤维驱动仿生机体类生物变刚度特性分析

四足机器人的仿生机体,大多采用刚性或单自由度机体结构,限制了四足机器人的机动性和灵活性。基于四足生物躯体解剖结构及动态弯曲运动机理分析,设计一种气动肌纤维驱动的刚柔耦合仿生机体,可实现变刚度侧向弯曲。根据仿生机体的结构,分析仿生椎间盘、仿生韧带、仿生肌肉等主要组成要素的刚度,提出一种仿生机体的串并联式刚度模型,建立仿生机体的刚度与气动肌纤维输入气压间的关系,探究在不同驱动方式下仿生机体的局部、整体变刚度特性。设计仿生机体的变刚度测试实验平台,分别开展仿生机体的局部、整体动态弯曲试验,分析其主动变刚度特性。实验结果表明,通过改变气动肌纤维的布置及充气压力,能实现仿生机体的动态弯曲,具有类生物的局部或整体变刚度特性。创新研究的仿生机体及驱动方式,为提高四足机器人的机动性提供借鉴。     

编织型气动肌肉动力学建模仿真与性能测试

使用具有被动柔顺性的驱动器,可以提高工作效率,降低在工业操作中因碰撞而产生对人的危害程度。气动肌肉作为一种气压型驱动器,具有功率质量比高和被动柔顺性等优点。文中为了研究气动肌肉的动态模型,设计了一款编织型气动肌肉,并对其动态特性进行分析与验证。根据成熟的气缸理论,将气动肌肉视为变截面汽缸,建立编织型气动肌肉的动态模型。再通过对动态模型的仿真与分析,搭建气动肌肉实物,验证动态模型正确性。对自制编织型气动肌肉的刚度和功率质量比进行分析,试验表明了与Festo同类产品(DMSP/MAS-10)相比,自制的编织型气动肌肉功率质量比更高,动力性能更好。     

气动肌肉结构参数的分析与设计

根据气动肌肉的理论模型，分析了气动肌肉初始直径和初始长度对气动肌肉特性的影响，并对气动肌肉结构设计中的参数选择与设计问题进行了研究。文中提出的思想对气动肌肉的结构参数设计具有指导意义。     

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。     

磁致变刚度原理的气动软体致动器设计与试验

软体机器人友好的人机交互特性使其在柔性抓取、生物医疗等领域有着广泛的应用前景。针对软体机器人“柔有余而刚不足”的缺陷，提出了一种具有快速、可逆变刚度能力的磁气混合驱动软体致动器。基于磁流变效应，设计了以磁流变弹性体材料作为基体的单自由度纤维增强型磁气混合软体致动器，并给出了软体致动器的浇注制造工艺。构建了磁-力耦合模型，分析磁流变弹性体中的刚度影响关系。基于自主开发的刚度测试平台，试验结果表明：设计开发的软体致动器可以在气压和磁场作用下实现可变刚度混合驱动，通过增加磁场强度可以明显提升软体致动器的刚度，最高可提高约40%。软体致动器末端位置控制实验结果表明：通过磁场激励作用，可将软体致动器携带负载的位姿保持能力提高1.4倍，具有动载荷下的位置保持驱动能力，调节响应时间小于1.5 s。     

气动肌腱与铰杆增力机构的三种组合系统及其比较

介绍了三种以气动肌腱为驱动的铰杆式增力机构，并给出了相应的输出力计算公式。用气动肌腱代替传统的气缸，能使装置在体积尺寸上更为紧凑，适用于需要较大输出力且结构尺寸受限制的场合。     

气压砂轮光整加工的振动分析及预测

为了有效抑制气压砂轮光整加工过程中的振动问题,对气压砂轮的加工过程进行了振动分析和预测。采用D-H法对六自由度机器人进行了运动学建模,求解了任意姿态下机器人各关节转角,获得了机器人的刚度矩阵,在气压砂轮受力分析基础上求解了气压砂轮位移,对比气压砂轮位移和振动测试结果,建立了振动预测模型。该模型为规避刚度过低的加工姿态提供了理论依据。     

气动人工肌肉执行系统动态特性的实验研究

通过基于实验的系统辨识方法对气动人工肌肉执行系统进行了较深入研究，指出气动人工肌肉执行系统为一个高阶系统，当系统工作在较低频率范围时，可以近似为二阶系统，为进一步研究气动人工肌肉执行系统的动态特性打下了良好基础。     

气动肌腱应用于输送机构上的制动、张力控制、纠偏和比例送料

气动肌腱具有输出力大，运动过程中无爬行、抖动及能在任意位置定位等特性；这些特性可使它应用于输送机构的制动、恒张力的控制、输送线的跑偏纠正和比例送料等方面，并且具有很大的开发应用潜力。