本文關(guān)鍵詞：氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的柔性冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu) 氣動(dòng)人工肌肉 變剛度

【摘要】：氣動(dòng)人工肌肉作為一種模擬生物體肌肉設(shè)計(jì)的新型驅(qū)動(dòng)元件,具有類似于生物體肌肉的柔順性,將其應(yīng)用于冗余六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是對(duì)氣動(dòng)人工肌肉應(yīng)用的一種新嘗試。本文以氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的冗余六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象,以目前文獻(xiàn)中關(guān)于氣動(dòng)人工肌肉和冗余六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了一個(gè)氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái),用以驗(yàn)證冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以通過其內(nèi)力的調(diào)整改變自身的剛度。本文首先通過對(duì)冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和單剛體動(dòng)力學(xué)分析,考慮氣動(dòng)人工肌肉的具體結(jié)構(gòu)等因素,設(shè)計(jì)并搭建了一個(gè)8根氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的中心帶有彈簧支撐的冗余六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。為測(cè)量其位姿,本文創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了一個(gè)六自由度位姿傳感器。為測(cè)試氣動(dòng)人工肌肉的特性和了解其構(gòu)成系統(tǒng)的控制性能,設(shè)計(jì)和搭建了一個(gè)單根氣動(dòng)人工肌肉實(shí)驗(yàn)臺(tái)。其次,根據(jù)氣動(dòng)人工肌肉的具體模型,建立了考慮氣動(dòng)人工肌肉橡膠筒壁厚的理想靜態(tài)數(shù)學(xué)模型,考慮了氣動(dòng)人工肌肉橡膠筒彈性和其自身的內(nèi)摩擦力,得出了能較好反映氣動(dòng)人工肌肉實(shí)際靜態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型。從氣體熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度出發(fā),建立了氣動(dòng)人工肌肉動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,控制閥的流量方程以及負(fù)載模型的動(dòng)力學(xué)方程,得到了氣動(dòng)人工肌肉控制系統(tǒng)的非線性狀態(tài)方程。使用PID進(jìn)行了氣動(dòng)人工肌肉位置控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究,取得了穩(wěn)態(tài)誤差小于0.1mm的控制效果。最后,本文研究了氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)位姿閉環(huán)系統(tǒng),測(cè)試了系統(tǒng)各個(gè)自由度上的響應(yīng)能力。通過進(jìn)行掃頻實(shí)驗(yàn),測(cè)量了運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在不同內(nèi)力時(shí),系統(tǒng)在各個(gè)自由度上的諧振頻率。根據(jù)諧振頻率與系統(tǒng)剛度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,驗(yàn)證了通過改變?nèi)哂嗖⒙?lián)機(jī)構(gòu)的內(nèi)力改變系統(tǒng)剛度的理論。得出了本課題使用的冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)在各個(gè)自由度上剛度變化的走勢(shì)和幅度。
【關(guān)鍵詞】：冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu) 氣動(dòng)人工肌肉 變剛度
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH138;TH112
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題來源及項(xiàng)目背景意義9-10
• 1.2 冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)概述10-11
• 1.2.2 冗余驅(qū)動(dòng)六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)11-12
• 1.3 氣動(dòng)人工肌肉有關(guān)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 氣動(dòng)人工肌肉簡(jiǎn)介12-13
• 1.3.2 氣動(dòng)人工肌肉數(shù)學(xué)模型研究進(jìn)展13-14
• 1.3.3 氣動(dòng)人工肌肉機(jī)器人的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.4 氣動(dòng)人工肌肉控制策略的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)析16-17
• 1.5 研究?jī)?nèi)容總括17-18
• 第2章 冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究的實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案18-22
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)功能要求18-19
• 2.2.2 冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)方案19-20
• 2.2.3 單根氣動(dòng)人工肌肉實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)方案20
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)臺(tái)氣壓原理圖20-21
• 2.2.5 實(shí)驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)21-22
• 2.3 冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析22-28
• 2.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析22-26
• 2.3.2 冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)的單剛體動(dòng)力學(xué)分析26-28
• 2.4 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-33
• 2.4.1 冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定28-30
• 2.4.2 冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的具體結(jié)構(gòu)30-32
• 2.4.3 單根氣動(dòng)人工肌肉實(shí)驗(yàn)臺(tái)的具體結(jié)構(gòu)32
• 2.4.4 主要元器件的性能參數(shù)32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 氣動(dòng)人工肌肉的特性研究34-60
• 3.1 引言34
• 3.2 氣動(dòng)人工肌肉的靜態(tài)特性研究34-43
• 3.2.1 氣動(dòng)人工肌肉結(jié)構(gòu)和工作原理34-36
• 3.2.2 氣動(dòng)人工肌肉的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型36-40
• 3.2.3 氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)及仿真40-43
• 3.3 氣動(dòng)人工肌肉位置控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究43-59
• 3.3.1 氣動(dòng)人工肌肉控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型43-48
• 3.3.2 PID控制概述48
• 3.3.3 氣動(dòng)人工肌肉控制系統(tǒng)組成及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹48-49
• 3.3.4 氣動(dòng)人工肌肉位置控制系統(tǒng)的開環(huán)實(shí)驗(yàn)研究49-54
• 3.3.5 氣動(dòng)人工肌肉位置控制系統(tǒng)的閉環(huán)實(shí)驗(yàn)研究54-59
• 3.4 本章小結(jié)59-60
• 第4章 冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究60-72
• 4.1 引言60
• 4.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹60-62
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作原理60-61
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成61-62
• 4.3 位姿閉環(huán)實(shí)驗(yàn)研究62-66
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容62
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)方法62
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析62-66
• 4.4 氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度分析實(shí)驗(yàn)66-71
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)原理66-67
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)方法與內(nèi)容67-68
• 4.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析68-71
• 4.5 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 吳宇列,吳學(xué)忠,李圣怡;冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)的分類研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2002年01期

2 劉延斌;李志松;底復(fù)煈;;基于氣動(dòng)人工肌肉變剛度并聯(lián)減振系統(tǒng)模型及特性研究[J];液壓與氣動(dòng);2013年11期

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本文編號(hào)：985411