本文以Mckibben型氣動人工肌肉為對象,系統(tǒng)地研究了其遲滯建模、氣壓-位移遲滯特性、力-位移遲滯特性,旨在消除氣動肌肉遲滯特性對于位置控制精度的影響,并開展了相關的實驗研究。全文取得了如下成果:在遲滯建模方面,針對傳統(tǒng)遲滯模型僅能夠描述對稱型遲滯特性的不足,引入了在壓電陶瓷、智能材料等領域中得到廣泛應用的以雙曲正切函數(shù)(tanh)和指數(shù)函數(shù)(exp)為包絡函數(shù)的廣義PI模型。通過分析氣動人工肌肉常見氣壓-位移遲滯曲線的特性,提出了一種以反正切函數(shù)(arctan)為包絡函數(shù)的修正型廣義PI模型。通過對比遺傳算法與LM(Levenberg–Marquardt)算法在遲滯模型參數(shù)辨識方面的效果,選定LM算法作為遲滯模型的參數(shù)辨識算法。在氣動人工肌肉的氣壓-位移遲滯特性研究方面,通過搭建氣壓-位移遲滯特性實驗裝置,準確獲取了氣動人工肌肉的氣壓-位移遲滯曲線。為驗證所提出模型的有效性,詳細對比了三種模型輸出曲線與實驗曲線之間的誤差。結果表明,所提出的修正型廣義PI模型能夠較好地描述氣動人工肌肉的氣壓-位移非線性遲滯。此外,利用仿真實驗證明了將修正型廣義PI模型應用于氣動人工肌肉前饋控制的可行...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1康復機器人:(a)剛性驅動[6]；(b)柔性驅動[7]

第一章緒論1第一章緒論1.1研究背景及意義下肢康復機器人是一種具有高自動化程度的機電一體化設備，屬于服務機器人的一種。該設備通過對下肢受損患者傷患處進行針對性的康復訓練，可有效地幫助患者恢復正常的運動功能。早期患者的康復訓練主要通過康復治療師進行手動輔助，難以達到高頻率、持續(xù)時間....

圖1-2AirGait樣機圖

第一章緒論2究。為進一步地研究該下肢康復機構的動態(tài)特性，需要對其驅動器所具有的特性展開深入研究。1.2國內外研究現(xiàn)狀鑒于本文的研究內容涉及氣動人工肌肉及其遲滯特性建模與分析等方面，現(xiàn)就國內外相關領域的研究現(xiàn)狀作簡要回顧。1.2.1氣動人工肌肉的研究現(xiàn)狀氣動人工肌肉(pneumat....

圖1-3氣動人工肌肉類型[13]

第一章緒論3常見的氣動人工肌肉可分為五種類型：Mckibben型氣動人工肌肉（圖1-3(a)）、Pleated型氣動人工肌肉（圖1-3(b)）、Yarlott型氣動人工肌肉（圖1-3(c)）、ROMAC型氣動人工肌肉（圖1-3(d)）、Paynter雙曲面氣動人工肌肉（圖1-3(....

圖1-4Mckibben型氣動人工肌肉[19]

機理，目前尚無一個統(tǒng)一解釋[24]。但遲滯現(xiàn)象一般可以理解為在系統(tǒng)運動的正反行程中，相同輸入量對應不同輸出量的現(xiàn)象。在氣動人工肌肉中，遲滯可以依據(jù)輸出量的不同分為氣壓-位移遲滯和力-位移遲滯兩類。它們分別代表氣動人工肌肉在運動過程中，當移動相同距離時充入的氣壓或產生的收縮力因正反....

本文編號：3972273