天堂国产午夜亚洲专区-少妇人妻综合久久蜜臀-国产成人户外露出视频在线-国产91传媒一区二区三区

氣動人工肌肉驅(qū)動的仿人體上臂結(jié)構(gòu)設(shè)計及控制研究

發(fā)布時間:2018-11-13 09:49
【摘要】:氣動人工肌肉是一種拉伸型的氣動執(zhí)行器,類似于生物肌肉,具有功率/質(zhì)量比高、響應(yīng)速度快、噪聲小等優(yōu)點,具有廣泛的應(yīng)用前景。由于其只能提供軸向的拉力,所以大多被使用在兩根氣動肌肉對拉產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)動自由度的結(jié)構(gòu)中。本文利用氣動人工肌肉類似人體肌肉的力學(xué)特性,將其運用于人體中大轉(zhuǎn)動范圍、高靈活性的肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計中。同時對仿人體上臂機構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以獲取更優(yōu)的構(gòu)型,并對該機構(gòu)的控制算法進(jìn)行研究,具體工作如下:首先,分析了人體上臂中骨骼、肌肉及其運動過程中肌肉對骨骼的作用機理,選定使用串并聯(lián)結(jié)構(gòu)作為仿人體上臂的基本結(jié)構(gòu),然后運用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析方法判定機構(gòu)的合理性,在確定好結(jié)構(gòu)之后,對該機構(gòu)進(jìn)行三維模型設(shè)計。其次,對氣動人工肌肉驅(qū)動的仿人體上臂機構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)進(jìn)行分析。由于串并聯(lián)機構(gòu)的特殊性,在求解運動學(xué)逆解時,機構(gòu)的位姿具有一定的耦合性,本文解算出機構(gòu)的末端位姿耦合方程。運用凱恩方法建立機構(gòu)的動力學(xué)方程。由于仿人體上臂機構(gòu)是冗余機器人,所以在求解它的動力學(xué)方程時會存在多解情況。本文使用線性規(guī)劃來解其動力學(xué)方程來獲得運動控制時機構(gòu)中人工肌肉的輸出力。同時分析了仿生機構(gòu)的奇異位形,并且通過運動學(xué)逆解和正解混合使用計算該機構(gòu)的工作空間。然后,采用加權(quán)法將仿人體上臂結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化轉(zhuǎn)變成單一目標(biāo)優(yōu)化,并對權(quán)重系數(shù)進(jìn)行歸一化處理,運用粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化。為了提高優(yōu)化效率,使用自適應(yīng)調(diào)整權(quán)重系數(shù)的方式,實時調(diào)整優(yōu)化過程中優(yōu)化函數(shù)的權(quán)重系數(shù)。對比歸一化處理和自適應(yīng)權(quán)重兩種方法的優(yōu)化結(jié)果可知,加入自適應(yīng)的優(yōu)化效率更高,優(yōu)化結(jié)果更好。最后,提出氣動人工肌肉的名義收縮力的概念。根據(jù)單根肌肉測試數(shù)據(jù),計算并繪制名義輸出力和收縮率的曲線圖,然后進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合以獲得單根氣動人工肌肉的數(shù)學(xué)模型。搭建機構(gòu)控制試驗平臺,并編寫控制程序。設(shè)計閉環(huán)PID控制和模糊PID控制兩種控制器,然后分別進(jìn)行兩種運動的試驗研究。根據(jù)這兩種控制方法的試驗結(jié)果對比可知,加入了模糊控制算法的運動具有更好的控制精度。
[Abstract]:Pneumatic artificial muscle is a kind of stretch pneumatic actuator, which is similar to biological muscle. It has the advantages of high power / mass ratio, fast response speed, low noise and so on. Because it can only provide axial tension, it is mostly used in a structure where two pneumatic muscles produce a rotational degree of freedom to pull. Based on the mechanical properties of pneumatic artificial muscles similar to human muscles, this paper applies them to the structural design of shoulder joints with large rotation range and high flexibility. At the same time, the mechanism of imitation human upper arm is optimized to obtain better configuration, and the control algorithm of the mechanism is studied. The specific work is as follows: firstly, the skeleton in the upper arm of human body is analyzed. The mechanism of muscle action on bone during muscle and its movement, the series-parallel structure is chosen as the basic structure of human upper arm, and then the rationality of the mechanism is determined by using topological structure analysis method. The three-dimensional model of the mechanism is designed. Secondly, the kinematics and dynamics of the arm mechanism driven by pneumatic artificial muscle are analyzed. Because of the particularity of the series-parallel mechanism, the position and pose of the mechanism have some coupling property when solving the inverse kinematics solution. In this paper, the coupling equation of the end position and attitude of the mechanism is solved. Kane's method is used to establish the dynamic equation of the mechanism. Since the upper arm mechanism of human body is redundant robot, there are many solutions in solving its dynamic equation. In this paper, linear programming is used to solve its dynamic equation to obtain the output force of artificial muscle in motion control. At the same time, the singular configuration of the bionic mechanism is analyzed, and the workspace of the mechanism is calculated by mixing the kinematics inverse solution and the positive solution. Then, the weighted method is used to transform the multi-objective optimization of the human upper arm structure into a single objective optimization, and the weight coefficient is normalized and the particle swarm optimization algorithm is used to optimize. In order to improve the optimization efficiency, the weight coefficient of the optimization function is adjusted in real time by adjusting the weight coefficient adaptively. Comparing the results of normalized processing and adaptive weight, we can see that the efficiency of adding adaptive optimization is higher and the result of optimization is better. Finally, the concept of nominal contractility of pneumatic artificial muscle is proposed. According to the test data of a single muscle, the curves of nominal output force and contraction rate are calculated and drawn, and then the mathematical model of a single pneumatic artificial muscle is obtained by fitting the data. Set up the control test platform, and write the control program. The closed-loop PID control and fuzzy PID control are designed. According to the experimental results of these two control methods, it can be seen that the motion with fuzzy control algorithm has better control accuracy.
【學(xué)位授予單位】:南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號】:R318.1;TP242

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈惠平;尹洪波;李菊;鄧嘉鳴;劉安心;;基于方位特征方法的范例并聯(lián)機構(gòu)的拓?fù)涮卣鞣治黾捌鋯⑹九c應(yīng)用[J];機械工程學(xué)報;2015年13期

2 朱大昌;劉運鴻;馮文結(jié);;3-RPC型并聯(lián)機器人模糊PID控制系統(tǒng)研究[J];機械傳動;2014年02期

3 魏修亭;李剛;杜強;陳茜茜;;6-PTRT型齒頂?shù)菇菣C器人運動學(xué)及工作空間分析[J];中國機械工程;2013年06期

4 劉昱;王濤;范偉;王渝;;氣動肌肉群驅(qū)動球關(guān)節(jié)機器人的無模型自適應(yīng)控制[J];機器人;2013年02期

5 于海濤;郭偉;譚宏偉;李滿天;蔡鶴皋;;基于氣動肌腱驅(qū)動的拮抗式仿生關(guān)節(jié)設(shè)計與控制[J];機械工程學(xué)報;2012年17期

6 王龍輝;金英子;朱紅亮;錢紅玉;趙屹;;七自由度氣動人工肌肉機械手臂的設(shè)計及研究[J];浙江理工大學(xué)學(xué)報;2012年01期

7 劉昊;王濤;范偉;趙彤;王軍政;;氣動人工肌肉關(guān)節(jié)的自抗擾控制[J];機器人;2011年04期

8 沈偉;施光林;;一種三自由度氣動人工肌肉并聯(lián)平臺動態(tài)數(shù)學(xué)模型[J];上海交通大學(xué)學(xué)報;2011年02期

9 陶國良;謝建蔚;周洪;;氣動人工肌肉的發(fā)展趨勢與研究現(xiàn)狀[J];機械工程學(xué)報;2009年10期

10 洪熠;施光林;;基于氣動肌肉仿人肩關(guān)節(jié)的運動控制[J];機械與電子;2009年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 吳宇列;并聯(lián)機構(gòu)奇異位形的微分幾何理論以及冗余并聯(lián)機構(gòu)的研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2001年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 顧寶彤;氣動人工肌肉驅(qū)動的三自由度轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

,

本文編號:2328740

資料下載
論文發(fā)表

本文鏈接:http://sikaile.net/yixuelunwen/swyx/2328740.html


Copyright(c)文論論文網(wǎng)All Rights Reserved | 網(wǎng)站地圖 |

版權(quán)申明:資料由用戶be8b0***提供,本站僅收錄摘要或目錄,作者需要刪除請E-mail郵箱bigeng88@qq.com
欧美三级精品在线观看| 久久偷拍视频免费观看| 国产内射一级一片内射高清视频 | 人人妻人人澡人人夜夜| 五月天婷亚洲天婷综合网| 中文字幕乱码亚洲三区| 精品一区二区三区中文字幕| 日韩三级黄色大片免费观看| 欧美乱码精品一区二区三| 久久热九九这里只有精品| 欧美做爰猛烈叫床大尺度| 亚洲中文字幕高清乱码毛片| 日本不卡在线视频你懂的| 日韩人妻一区中文字幕| 亚洲精品国产美女久久久99| 午夜午夜精品一区二区| 女人精品内射国产99| 日韩精品视频香蕉视频| 欧美中文字幕日韩精品| 久久本道综合色狠狠五月| 精品人妻精品一区二区三区| 欧美日韩无卡一区二区| 手机在线不卡国产视频| 日韩一区二区免费在线观看| 精品日韩欧美一区久久| 久久综合九色综合欧美| 日本在线高清精品人妻| 日本熟妇五十一区二区三区| 亚洲一区二区三区免费的视频| 欧美日韩一区二区三区色拉拉| 91日韩在线视频观看| 亚洲中文字幕熟女丝袜久久| 午夜精品黄片在线播放| 国产av乱了乱了一区二区三区| 久久青青草原中文字幕| 日韩不卡一区二区在线| 午夜视频成人在线免费| 中文字幕禁断介一区二区| 国产一级一片内射视频在线| 亚洲最新av在线观看| 欧美日韩免费观看视频|