【摘要】： 本論文研究了一種新型的氣動(dòng)執(zhí)行器—柔性氣動(dòng)球關(guān)節(jié)。相對(duì)于一般的執(zhí)行器，柔性球關(guān)節(jié)具有安全可靠、柔性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等許多優(yōu)點(diǎn)。首先介紹了當(dāng)前一種新型執(zhí)行器—?dú)鈩?dòng)驅(qū)動(dòng)器的研究狀況，提出了柔性氣動(dòng)球關(guān)節(jié)，介紹了氣動(dòng)球關(guān)節(jié)的原理，建立并分析了其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型。針對(duì)氣動(dòng)球關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)提出了一種姿態(tài)傳感系統(tǒng)，對(duì)該傳感系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)作了分析。設(shè)計(jì)和制作了氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的原型，建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了一系列的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)。將靜態(tài)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明系統(tǒng)的靜態(tài)模型與實(shí)際吻合得比較好。球關(guān)節(jié)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)無(wú)超調(diào)，上升速度較慢，通過(guò)采取數(shù)字PID控制、模糊控制以及模糊PID控制算法能達(dá)到比較好的控制效果。由于加工工藝的原因，論文中的球關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)只限于小變形(彎曲角在20°以內(nèi))。進(jìn)一步的研究可以在優(yōu)化結(jié)構(gòu)、完善加工工藝、檢測(cè)系統(tǒng)、改善控制算法的基礎(chǔ)上對(duì)關(guān)節(jié)的大變形進(jìn)行研究。
【圖文】：

氣宣l(a)圖1一6FMA它具有上三個(gè)獨(dú)立的內(nèi)部氣腔，這三個(gè)氣腔的壓力分別由三個(gè)控制閥獨(dú)立控制。徑向的纖維起到加強(qiáng)的作用。當(dāng)三個(gè)氣腔同時(shí)加相同的氣壓時(shí)，它保持軸線方向，當(dāng)只有一個(gè)腔加壓時(shí)，它向加壓腔的反方向彎曲，如圖1一6(b)。通過(guò)分別控制三個(gè)腔的壓力，可以實(shí)現(xiàn)空間任意方向的彎曲。它既可以充當(dāng)肌肉，有可作為關(guān)節(jié)使用。具體的實(shí)現(xiàn)形式很多樣。ShinichiHirai等人[7]提出的pneumaticgrouPactuators就是一種實(shí)現(xiàn)形式。日本KoichiS~ori等研究人員對(duì)FMA的制作、小型化(驅(qū)動(dòng)器直徑4mm)和在多自由度機(jī)器人操作手上的應(yīng)用方面做了大量工作[9][‘“]I”][‘2][’3]。2.4彎管驅(qū)動(dòng)器HideyukiTsukagoshi等人提出了一種新型的驅(qū)動(dòng)器模型:彎管式驅(qū)動(dòng)器【’4〕(磯沁undTubeAetuator)，其結(jié)構(gòu)原理如圖1一7�！贉�(zhǔn)匹i越絲一{未受難蓄分/、奔聚都分蘭曝黔翔.一一、‘-“尸一一風(fēng)箱驅(qū)動(dòng)希彎管驅(qū)動(dòng)器塔蒼驅(qū)%JJ界交形示念圖僻氣營(yíng)圖1一

.1結(jié)構(gòu)原理圖2一9、圖2一10是電氣比例閥IVT0050的原理圖。工作原理:當(dāng)輸入信號(hào)上升時(shí)，進(jìn)氣電磁閥打開(kāi)，導(dǎo)致輸出壓力上升，壓力傳感器測(cè)量到輸出的壓力信號(hào)，反饋到控制電路，進(jìn)行校正，直到輸出壓力與輸入信號(hào)成正比。當(dāng)輸入信號(hào)下降時(shí)，排氣電磁閥打開(kāi)，，導(dǎo)致輸出壓力上升，壓力傳感器測(cè)量到輸出的壓力信號(hào)，反饋到控制電路，進(jìn)行校正，直到輸出壓力與輸入信號(hào)成正比。供氣壓力一輸入信號(hào)壓壓力傳感器··輸出壓力—圖2一9電氣比例閥IVT0050的原理框圖
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號(hào)】：TH138

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5 朱結(jié)p

本文編號(hào)：2608497