介電型EAP驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的研究.pdf

1、介電型EAP（Electro-active Polymer）作為一種新興的智能材料，性能類似于自然肌肉，具有高能量密度、響應(yīng)速度較快、變形大、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在康復(fù)訓(xùn)練、力反饋等機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　在對(duì)介電型EAP變形原理及驅(qū)動(dòng)器工作過(guò)程分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并制作了圓柱形介電型EAP驅(qū)動(dòng)器。設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)了EAP膜雙向拉伸平臺(tái)以及用于圓柱形驅(qū)動(dòng)器制作的半自動(dòng)卷繞裝置，提高了驅(qū)動(dòng)器制作質(zhì)量與效率。
　　基于生

2、物關(guān)節(jié)主動(dòng)肌—對(duì)抗肌工作原理，設(shè)計(jì)了介電型EAP驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。對(duì)介電型EAP進(jìn)行了有限元仿真，根據(jù)仿真結(jié)果確定驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)組合。對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的輸出轉(zhuǎn)角、負(fù)載特性以及堵轉(zhuǎn)力矩進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，關(guān)節(jié)最大輸出轉(zhuǎn)角約為10.5°，堵轉(zhuǎn)力矩為18.33mN·m。
　　根據(jù)彈性大變形理論建立驅(qū)動(dòng)器EAP膜的機(jī)電耦合模型，通過(guò)微分方程組求解可獲得關(guān)節(jié)輸入電壓與輸出角度的關(guān)系，但計(jì)算耗時(shí)。將CMAC(Cerebellar model articula

3、tion controller)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PD控制器相結(jié)合實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)輸出角度與輸入電壓之間的非線性映射，避免了復(fù)雜計(jì)算過(guò)程。對(duì)階躍與正弦參考信號(hào)進(jìn)行跟蹤試驗(yàn)，針對(duì)跟蹤過(guò)程的響應(yīng)時(shí)間與誤差進(jìn)行分析。
　　結(jié)合轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)工作原理，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種介電型EAP驅(qū)動(dòng)的二自由度轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械手。根據(jù)機(jī)械手的工作要求，完成控制電路的構(gòu)建及控制程序的編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手動(dòng)作的控制與狀態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)機(jī)械手末端進(jìn)行圓軌跡跟蹤控制。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量得到驅(qū)動(dòng)器在不同長(zhǎng)度、不