基于生物肌肉的仿生驅(qū)動(dòng)裝置研究.pdf

1、隨著驅(qū)動(dòng)裝置在工業(yè)化生產(chǎn)和科研中的廣泛應(yīng)用,驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)復(fù)雜,效率較低和靈活性不夠的缺陷表現(xiàn)明顯.為了克服現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)裝置的缺點(diǎn),設(shè)計(jì)具有和生物驅(qū)動(dòng)裝置棗骨骼和肌肉棗相類似的仿生驅(qū)動(dòng)裝置已經(jīng)成為當(dāng)前一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域.該文正是針對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì),針對(duì)現(xiàn)有仿生驅(qū)動(dòng)裝置各自存在的優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合當(dāng)前較為成熟的技術(shù),對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成、精度控制、仿生肌肉的選取等幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行研究,并且提出了自己的技術(shù)方案.該文首先介紹了當(dāng)前廣泛使用的各種驅(qū)動(dòng)裝置,比較了各

2、種驅(qū)動(dòng)裝置的優(yōu)缺點(diǎn),并重點(diǎn)對(duì)應(yīng)用廣泛的使用電力作為驅(qū)動(dòng)能源的驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行了介紹,將仿生驅(qū)動(dòng)裝置與其他驅(qū)動(dòng)裝置相比較,分析了仿生驅(qū)動(dòng)裝置具有的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用前景.接著討論了與生物肌肉工作特性相仿的幾種材料和技術(shù),對(duì)各種材料和技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的比較,從中選取氣動(dòng)人工肌肉作為該文設(shè)計(jì)仿生驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)器,并分析了氣動(dòng)人工肌肉的工作特性,對(duì)氣動(dòng)人工肌肉工作時(shí)受哪些因素控制進(jìn)行了詳細(xì)的分析.隨后分析了人體上肢組成和工作特性,在此基礎(chǔ)上建立了仿

3、生驅(qū)動(dòng)裝置模型,解釋了該裝置模型的機(jī)構(gòu)組成和運(yùn)動(dòng)特性,并在模型基礎(chǔ)之上建立了一個(gè)簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)模型,通過氣動(dòng)人工肌肉內(nèi)氣壓變化來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng),同時(shí)還對(duì)氣動(dòng)人工肌肉形變量如何影響驅(qū)動(dòng)裝置工作進(jìn)行了理論上的分析,解釋了其在計(jì)算上的復(fù)雜性.然后對(duì)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)所需要控制的控制變量進(jìn)行了分析,提出了控制這些變量的解決方法.最后根據(jù)簡(jiǎn)化模型,分析了氣動(dòng)人工肌肉在三種不同氣壓變化幅度下,整個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的控制精度和可以實(shí)現(xiàn)的角度,并使用MATLAB對(duì)