Mckibben型气动人工肌肉

Mckibben型气动肌肉是一种使用比较广泛的气动人工肌肉 ,本文介绍了Mckibben型气动肌肉的起源 ,基本特性及由Mck ibben型气动肌肉驱动的关节的特性 。

基于细径McKibben型气动人工肌肉的仿生手研发

以细径McKibben型气动人工肌肉作为执行器,研发了一种质量轻且具有良好柔顺性、灵巧性的仿生机械手.分别以直径为1.3 mm和2 mm的细径McKibben型人工肌肉模拟人手的内在肌和外在肌,以人手骨骼、关节、肌肉的生理构造为设计准则,设计并制作仿生手样机.该样机由35根人工肌肉驱动,与人手大小相仿,质量小于0.5 kg.通过实验,对该仿生手的运动性能、目标抓握能力和鲁棒性进行验证,该仿生手可以完成与人手相近的动作.

平面对抗型气动人工肌肉关节设计与转角特性试验分析

根据气动人工肌肉驱动特性,设计了平面对抗型气动人工肌肉关节,采用气动比例减压阀调节人工肌肉压力,搭建了平面对抗型关节转角试验回路,对关节转角静态特性进行了分析,通过关节转角特性试验,分析了关节理论转角与试验转角之间偏差产生的原因。

气动肌肉的驱动特性研究

文中介绍了气动人工肌肉驱动特性的研究工作 ,依据静态特性实验结果 ,对Mckibben型气动肌肉传统的理论模型进行了修正 ,实验表明 。

气动弯曲型人工肌肉瞬态动力学建模、分析与验证

气动弯曲型人工肌肉是实现柔性机械手的核心设备,针对其迟滞非线性导致的难于精确控制的问题,提出一种变截面气缸法用于动力学建模与分析。采用变步长四阶龙格库塔法对模型进行数值计算,分析了影响其动态特性的关键参数灵敏度。进一步,对编织角为60°的弯曲型执行器的动力学特性进行了仿真与实验验证。结果表明,提出的动力学模型能够准确描述该执行器的瞬态响应特性,该执行器能够在1 s之内完成充压过程,并且能够在0.1 s内做到快速响应,模型误差小于5%。动力学模型为实现柔性机械手的高精度抓取奠定了理论基础。

高抓取能力人工肌肉型柔性机械手设计与验证

针对现有柔性机械手抓取范围有限,负载能力小的问题,基于弯曲型人工肌肉设计了一种安装角度可调的四指柔性机械手。基于能量法进行了弯曲型人工肌肉的静力学分析与验证,单根执行器最大弯曲角度可达151°,最大输出力为3.2N,执行器静力学模型平均误差分别为5.25%和8.13%。进一步,基于设计的四指柔性机械手,针对不同形状和大小的物体完成了抓取实验。结果表明,机械手最大抓取物体质量为1 050 g,最大尺寸为φ226 mm,在抓取实验中单根执行器最大弯曲角度为93°。设计的机械手具有稳定的抓取性能,能够实现日常物品稳定的抓取。

仿人型机器人腿的探讨

提出一种用气动人工肌肉驱动的仿人型机器人腿。首先描述了气动人工肌肉的结构与工作原理 ,人工肌肉具有变刚度特性 ,它的刚度可通过控制橡胶管内的气压实现 ,调节管内气压的大小就可改变肌肉的刚度 ,它的刚度大小决定肌肉的驱动力。然后提出了用气动人工肌肉驱动的机器人腿的结构形式以及机器人腿的摆动控制方式 。

刚-柔耦合仿生手指设计及运动学特性

仿生手能够实现各类复杂的动作,广泛应用于工业及医疗领域。现有的刚性仿生手大多具有质量重、柔顺性差等缺陷,而柔性仿生手的控制精度低、难以实现有力的抓握。针对上述不足,以人手的生理结构为设计依据,运用3D打印技术制成刚性人手骨骼模型,以日本东京工业大学铃森康一教授团队开发的1.3 mm和2 mm直径的细径McKibben型气动人工肌肉作为柔性执行器,参考人手肌肉布局分别模拟人手的内在肌与外在肌,研发一种刚-柔耦合仿生手指。利用BP人工神经网络构建手指的运动学模型,分析手指关节运动和肌肉间的耦合驱动关系,通过试验测试结果评估模型的预测精度,通过对比解剖学的研究成果发现,提出的仿生手指在驱动原理和运动学特性上与人手具有高度的相似性。