基于生物肌肉的仿生驅(qū)動裝置研究.pdf

1、隨著驅(qū)動裝置在工業(yè)化生產(chǎn)和科研中的廣泛應(yīng)用,驅(qū)動裝置機構(gòu)復(fù)雜,效率較低和靈活性不夠的缺陷表現(xiàn)明顯.為了克服現(xiàn)有驅(qū)動裝置的缺點,設(shè)計具有和生物驅(qū)動裝置棗骨骼和肌肉棗相類似的仿生驅(qū)動裝置已經(jīng)成為當前一個熱點研究領(lǐng)域.該文正是針對這一發(fā)展趨勢,針對現(xiàn)有仿生驅(qū)動裝置各自存在的優(yōu)缺點,結(jié)合當前較為成熟的技術(shù),對驅(qū)動裝置構(gòu)成、精度控制、仿生肌肉的選取等幾個關(guān)鍵問題進行研究,并且提出了自己的技術(shù)方案.該文首先介紹了當前廣泛使用的各種驅(qū)動裝置,比較了各

2、種驅(qū)動裝置的優(yōu)缺點,并重點對應(yīng)用廣泛的使用電力作為驅(qū)動能源的驅(qū)動裝置進行了介紹,將仿生驅(qū)動裝置與其他驅(qū)動裝置相比較,分析了仿生驅(qū)動裝置具有的優(yōu)點和應(yīng)用前景.接著討論了與生物肌肉工作特性相仿的幾種材料和技術(shù),對各種材料和技術(shù)的優(yōu)點缺點進行了詳細的比較,從中選取氣動人工肌肉作為該文設(shè)計仿生驅(qū)動裝置的驅(qū)動器,并分析了氣動人工肌肉的工作特性,對氣動人工肌肉工作時受哪些因素控制進行了詳細的分析.隨后分析了人體上肢組成和工作特性,在此基礎(chǔ)上建立了仿

3、生驅(qū)動裝置模型,解釋了該裝置模型的機構(gòu)組成和運動特性,并在模型基礎(chǔ)之上建立了一個簡化運動模型,通過氣動人工肌肉內(nèi)氣壓變化來實現(xiàn)驅(qū)動裝置的運動,同時還對氣動人工肌肉形變量如何影響驅(qū)動裝置工作進行了理論上的分析,解釋了其在計算上的復(fù)雜性.然后對實現(xiàn)驅(qū)動裝置運動所需要控制的控制變量進行了分析,提出了控制這些變量的解決方法.最后根據(jù)簡化模型,分析了氣動人工肌肉在三種不同氣壓變化幅度下,整個驅(qū)動裝置的控制精度和可以實現(xiàn)的角度,并使用MATLAB對