基于氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的氣動(dòng)柔性關(guān)節(jié)及其應(yīng)用研究.pdf

1、 本論文研究一種新的氣動(dòng)人工肌肉——?dú)鈩?dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器(FPA)，并在此基礎(chǔ)上研制適合于多指靈巧手設(shè)計(jì)的各種氣動(dòng)柔性關(guān)節(jié)即氣動(dòng)柔性彎曲關(guān)節(jié)、氣動(dòng)柔性球關(guān)節(jié)和氣動(dòng)柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及氣動(dòng)柔性手指。論文在系統(tǒng)地綜述了國(guó)內(nèi)外機(jī)器人多指靈巧手及相關(guān)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，完成了以下的系列研究工作?！　∈紫龋撐姆治龊蛯?duì)比了國(guó)內(nèi)外研究的幾種典型氣動(dòng)人工肌肉執(zhí)行器，指出了它們各自的優(yōu)點(diǎn)和不足。在此基礎(chǔ)上提出了新型氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器，并以此為基礎(chǔ)研制出了可用于

2、模擬人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的氣動(dòng)柔性彎曲關(guān)節(jié)、氣動(dòng)柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及氣動(dòng)柔性球關(guān)節(jié)?！　〗又?，論文對(duì)基于FPA的氣動(dòng)柔性彎曲關(guān)節(jié)及其控制技術(shù)進(jìn)行了研究。在分析彎曲關(guān)節(jié)變形的基礎(chǔ)上，建立了其靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型；分別采用PID算法、模糊控制算法和神經(jīng)PID控制算法對(duì)彎曲關(guān)節(jié)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究；理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)典PID控制算法響應(yīng)速度快、精度相對(duì)較低，在對(duì)響應(yīng)時(shí)間沒(méi)有苛刻要求的情況下，可以采用模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能控制技術(shù)，以進(jìn)一步提高控制精度。

3、　　此外，論文對(duì)基于FPA的氣動(dòng)柔性球關(guān)節(jié)及其控制技術(shù)進(jìn)行了研究。建立了該關(guān)節(jié)的靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型。利用霍爾元件設(shè)計(jì)了霍爾傳感器，用于球關(guān)節(jié)位姿測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。并采用PID控制、模糊控制和模糊PID控制算法對(duì)球關(guān)節(jié)進(jìn)行控制研究，以實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的有效控制。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果與彎曲關(guān)節(jié)的所得結(jié)果非常相似，即PID控制算法響應(yīng)速度快、精度相對(duì)較低，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能控制技術(shù)，可提高控制精度。　　接著，論文根據(jù)手外科解剖學(xué)研究了人類手指