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《机械工程学报》 2012年17期
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基于气动肌腱驱动的拮抗式仿生关节设计与控制

于海涛  郭伟  谭宏伟  李满天  蔡鹤皋  
【摘要】:关节是仿生机器人机械系统的基本组成元素。在面向环境交互的仿生机器人系统中,关节的质量、体积以及功/重比直接影响系统的工作性能。与传统的电气、液压驱动方式相比,采用气动肌腱的驱动方式具有质量小、体积小和高功/重比等优势,具有广阔的应用前景。从功能仿生角度出发,在分析人体肘关节骨骼结构特点和肌肉发力方式的基础上,设计一种基于气动肌腱驱动的拮抗式仿生关节。建立单根肌腱的数学模型,通过搭建气动肌腱工作特性试验平台对肌腱进行性能测试,采用最小二乘法对模型参数进行辨识。针对拮抗式仿生关节的构型进行运动学和动力学分析,提出基于肌腱模型的偏置输入气压控制方法,设计基于关节估计阻尼的扰动观测器对名义模型进行补偿,通过数值仿真对控制方法进行有效性验证。建立仿生关节运动控制试验系统,通过单关节轨迹跟踪试验验证了肌腱理论模型的正确性及控制策略的有效性。

【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王兵;曹华;钟康民;;气动肌腱驱动的双作用双级气-液复合传动装置[J];机床与液压;2006年06期
2 沈伟,施光林,周爱国;气动肌肉主动悬架系统的仿真模型与分析[J];计算机仿真;2004年06期
3 陆雯,王兵,钟康民;气动肌腱与铰杆增力机构的三种组合系统及其比较[J];机械设计;2005年02期
4 王明娣,钟康民,左敦稳;气动肌腱驱动的铰杆-杠杆增力机械手[J];机械制造;2005年09期
5 王明娣;钟康民;左敦稳;王珉;;绿色夹具——基于气动肌腱与机械增力机构的夹具系统[J];南京航空航天大学学报;2005年S1期
6 柏青;钟康民;;基于增力铰杆的气动肌腱夹紧装置[J];轻工机械;2007年03期
7 王明娣;钟康民;左敦稳;;气动肌腱与杠杆-铰杆增力机构的组合装置[J];新技术新工艺;2005年12期
8 卫玉芬,李小宁;Mckibben气动人工肌肉在爬升和爬行机器人中的应用[J];液压与气动;2003年03期
9 付春梅;气动肌腱驱动的杠杆铰杆式二次增力机构[J];液压与气动;2005年01期
10 韦晓孝,钟康民,郭旭红;一种气动肌肉驱动的偏心夹具[J];液压与气动;2005年10期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 杨钢;气动人工肌肉位置伺服系统研究及其应用[D];华中科技大学;2004年
2 卫玉芬;气动肌肉驱动机器人手臂的设计与控制研究[D];南京理工大学;2006年
3 朱笑丛;气动肌肉并联关节高精度位姿控制研究[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 陈刚;新型弯曲关节及其多关节手指的控制策略研究[D];浙江工业大学;2003年
2 周磊;Modbus TCP总线型阀岛的研制[D];华中科技大学;2004年
3 董晓倩;FESTO TP111气动系统数字控制开发及最优控制研究[D];中南大学;2005年
4 王兵;气—液复合及流体—机械复合传动技术的研究与创新设计[D];苏州大学;2006年
5 曹华;绿色夹具理论体系构建与技术创新[D];苏州大学;2006年
6 方敏;基于气动人工肌肉隔振平台的研究[D];华中科技大学;2006年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 范伟,彭光正,黄雨;气动人工肌肉驱动器的研究现状及发展趋势[J];机床与液压;2003年01期
2 魏航信;刘明治;;仿人型跑步机器人矢状面起跳运动的实现[J];机械设计与研究;2006年03期
3 赵建文,杜志江,孙立宁;虎克铰干涉判定准则及其优化设计方法的研究[J];机械设计;2004年11期
4 李宝仁,刘军,杨钢;气动人工肌肉系统建模与仿真[J];机械工程学报;2003年07期
5 赵美蓉,温丽梅,林玉池,张玉祥;大行程纳米级步距压电电动机[J];机械工程学报;2004年08期
6 王祖温,隋立明,包钢;气动肌肉驱动关节的输入整形研究[J];机械工程学报;2005年01期
7 孙立宁;于凌涛;杜志江;蔡鹤皋;;并联机器人胡克铰工作空间的研究与应用[J];机械工程学报;2006年08期
8 李醒飞,郑奇,张国雄;类人气动肌肉模型与实验研究[J];天津大学学报;2005年03期
9 田社平,丁国清,林良明,颜德田;人工肌肉自适应预测控制[J];仪器仪表学报;2001年S1期
10 韦晓孝,钟康民,郭旭红;一种气动肌肉驱动的偏心夹具[J];液压与气动;2005年10期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 隋立明;张立勋;;气动肌肉驱动仿生关节的理论分析[J];机床与液压;2007年06期
2 隋立明;赵铁;张立勋;;气动肌肉驱动仿生关节的模糊PI控制研究[J];机床与液压;2008年09期
3 王明娣,钟康民,左敦稳;气动肌腱驱动的铰杆-杠杆增力机械手[J];机械制造;2005年09期
4 柏青;钟康民;;基于气动肌腱的三级增力压紧装置[J];轻工机械;2009年01期
5 桂春胜;陈万米;程硕远;陈海波;;足球机器人气动踢球系统建模与射程控制[J];自动化与仪表;2011年08期
6 柏青;钟康民;;基于三级增力机构的气动肌腱压紧装置[J];液压与气动;2007年01期
7 张立杰;潘存云;李明宇;李婷;;基于仿生关节的新型轮-腿复合式移动系统[J];中国机械工程;2009年18期
8 王斌锐;金英连;许宏;徐心和;;机器人仿生膝关节的计算力矩加比例微分反馈控制[J];机械工程学报;2008年01期
9 王忻;;应用气动人工肌腱设计的可穿着式机器人研究[J];机电产品开发与创新;2006年05期
10 王忻;张国贤;;基于气动人工肌腱的可穿着式机器人设计研究[J];液压与气动;2006年12期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张立杰;新型复合式仿生轮—腿机构运动学及动力学研究[D];国防科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 谭宏伟;基于气动肌腱的拮抗式仿生关节研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 杨绘宇;仿蝗虫跳跃机器人运动学、动力学研究及仿生关节设计[D];上海交通大学;2010年
3 刘雪飞;高适应爬壁机器人的研发[D];重庆大学;2010年
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