氣動人工肌肉驅動的三自由度轉動并聯(lián)機構研究.pdf

1、氣動人工肌肉是由纖維包裹著的橡膠管和連接在兩端端蓋組成，當充入壓縮空氣后，氣動人工肌肉在軸向上收縮徑向上膨脹，與此同時產生收縮力。與電器和液壓驅動器相比，氣動人工肌肉驅動器響應迅速、功率/質量比高、功率/體積比高，并且具有類似于生物體肌肉的柔順性。正是由于這些優(yōu)勢，氣動人工肌肉驅動器應用廣泛，尤其在恢復治療和機器人運動控制領域,所以氣動人工肌肉驅動器的研究對于其應用具有重要推動作用。
　　本課題以氣動人工肌肉及其驅動控制的并聯(lián)機構

2、作為研究內容，主要工作如下：
　　首先，研究了氣動人工肌肉工作原理，建立了基于功能原理的人工肌肉靜態(tài)模型和氣動人工肌肉BP神經網(wǎng)絡靜態(tài)模型，搭建了靜態(tài)實驗臺，并通過實驗結果比較了兩種模型的優(yōu)缺點。
　　然后，根據(jù)三元素現(xiàn)象模型（收縮系數(shù)、彈性系數(shù)和阻尼系數(shù)），研究了FESTO公司DMSP系列的氣動人工肌肉動態(tài)特性，通過實驗表達了這三個參數(shù)與氣壓和負載關系，結果表明收縮力系數(shù)與氣壓為線性關系，彈性系數(shù)與負載在高壓區(qū)為線性關系，

3、阻尼系數(shù)在高壓區(qū)基本不變。
　　最后，根據(jù)要求設計了氣動人工肌肉驅動的三自由度轉動并聯(lián)機構，研究了該運動平臺運動學逆解，給出了運動平臺在轉動過程中力矩平衡條件，推導了該并聯(lián)機構速度和加速度關系，建立了基于凱恩法的，搭建控制實驗臺，根據(jù)功能原理研究的靜態(tài)模型構建控制系統(tǒng)，通過實驗結果比較了開環(huán)和閉環(huán)兩種控制效果。
　　本課題研究了氣動人工肌肉靜態(tài)模型、動態(tài)模型和其驅動的并聯(lián)機構，本文對人工肌肉有了更深入的理解，提高了人工肌肉控