氣動肌肉碰撞感知及其關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角控制.pdf

1、機器人不僅要有較高的控制精度，還需要具備碰撞感知能力和柔順性。用氣動肌肉驅(qū)動的機器人具有質(zhì)量輕、柔順性和仿生性好等優(yōu)點，應用前景廣泛。但是氣動肌肉具有很多復雜特性，對氣動肌肉建模、控制以及在其表面安裝傳感器困難。本文主要研究了兩個問題：一是根據(jù)氣動肌肉兩端的差壓信號感知氣動肌肉徑向碰撞；二是研究氣動肌肉關(guān)節(jié)的控制算法。
　　建立了氣動肌肉特性測試平臺，設(shè)計單自由度氣動肌肉關(guān)節(jié)，測試了氣動肌肉和關(guān)節(jié)特性。采用二階高斯函數(shù)和三階傅立葉

2、函數(shù)對原始曲線和遲滯性曲線擬合，得到氣動肌肉長度-氣壓模型；測試結(jié)果表明氣動肌肉及其驅(qū)動的關(guān)節(jié)具有很強的非線性和遲滯性，而且會隨著氣壓、負載變化而變化。
　　提出根據(jù)氣動肌肉兩端差壓信號感知氣動肌肉徑向碰撞（沖擊）的方法，并與軸向沖擊區(qū)分；基于流體阻抗法，建立了軸、徑向沖擊差壓信號模型。搭建實驗平臺和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過實驗研究了負載、沖擊作用、內(nèi)部氣壓、碰撞位置對差壓信號的影響；實驗結(jié)果表明相同條件下徑向沖擊作用產(chǎn)生的差壓信號幅值

3、大于軸向，軸向相頻曲線變化雜亂，徑向相頻曲線有周期性變化規(guī)律。四種因素會改變差壓信號的幅值，但不會改變相頻曲線的變化規(guī)律。采用自相關(guān)函數(shù)法提取相頻曲線的周期性特征，實現(xiàn)了軸、徑向沖擊區(qū)分。
　　設(shè)計了改進的神經(jīng)元PID控制算法，用Sigmoid函數(shù)定義神經(jīng)元PID控制算法的增益系數(shù)，提高了控制算法的自適應性，并在參數(shù)學習過程中添加衰減因子來提高參數(shù)學習的收斂速度。針對氣動肌肉充、放氣過程中表現(xiàn)出來的遲滯性，設(shè)計了雙層結(jié)構(gòu)的MFA-