氣動(dòng)人工肌肉三自由度關(guān)節(jié)控制算法研究.pdf

1、氣動(dòng)人工肌肉主要由橡膠管，纖維編織套以及兩端的剛性連接件組成，當(dāng)向橡膠管內(nèi)充入壓縮氣體時(shí)，氣動(dòng)人工肌肉在軸向收縮同時(shí)對(duì)負(fù)載產(chǎn)生收縮力。與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器相比，氣動(dòng)人工肌肉具有高功率/體積比、高功率/質(zhì)量比以及類似生物肌肉的柔性等優(yōu)點(diǎn)，在仿生機(jī)器人及醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
　　本文以氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的三自由度關(guān)節(jié)的控制算法為主要研究?jī)?nèi)容，主要工作如下：
　　首先，分別采用基于剛度特性的方法和基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對(duì)氣動(dòng)人工肌

2、肉的力學(xué)特性進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，前者具有更加清晰的表達(dá)式但是對(duì)氣壓值的預(yù)測(cè)精度不如后者。
　　然后，理論推導(dǎo)了氣動(dòng)人工肌肉三自由度關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程，并運(yùn)用數(shù)值仿真和Adams運(yùn)動(dòng)仿真驗(yàn)證了方程的正確性。依據(jù)以上方程設(shè)計(jì)三自由度關(guān)節(jié)的控制算法，包括計(jì)算力矩法、基于計(jì)算力矩法的魯棒控制算法、滑模變結(jié)構(gòu)控制算法以及改進(jìn)的模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制算法。
　　最后，通過聯(lián)合仿真和試驗(yàn)比較了各個(gè)算法控制效果上的差異。結(jié)果表明基于計(jì)算力矩法的