对气动肌肉驱动器快速准确定位控制的研究

2012年03月27日15:39:21 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：应用

王　钰，ＲａｙＰＳＨａｎ，佟河亭

青岛大学机电工程学院，山东青岛

青岛大学自动化工程学院，山东青岛

摘　　　要：针对气动人工肌肉（ＰＡＭ）驱动器，将机器人受驱关节的转角位置误差、位置误差变化速率和负载变化等，作为控制器的内环反馈量，建立了一种能自适应调节比例压力阀输入控制量大小的算法，模拟人类手臂两点间的运动特点，同时通过外环反馈的角位置，控制电磁开关阀的开合，使受控关节能快捷、稳定和准确地定位于目标位置，解决了由于气体的可压缩性，以及ＰＡＭ自身的粘滞弹性等固有问题，带给ＰＡＭ驱动器难以准确定位控制的难题。

关　键　词：气动人工肌肉；外骨骼机器人；定位控制

１　引　言
目前，对于各种类型的机器人而言，其肢体关节的运动驱动器，不外乎电机、液压缸、汽缸，以及气动人工肌肉（ＰｎｅｕｍａｔｉｃＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＭｕｓｃｌｅ，ＰＡＭ）几种类型，根据不同的工况和使用要求，前３种类型的驱动器均已有广泛的应用。而对于外骨骼式理疗康复助力机器人，ＰＡＭ所具有的一些独特性能（下节将给出详细论述），使其面对丧失肢体运动功能，而欲通过理疗康复的患者来说，它所表现出来的舒适性和安全性，已成为一种理想驱动器的选择，因此国外许多研究者推出了各种类型的ＰＡＭ［１］。然而，正是由于ＰＡＭ所具有的类人肌肉的优点，反使其在对关节的驱动控制过程中，想要达到快捷、稳定和准确的效果，变成一项十分具有挑战性的课题。本文在对ＰＡＭ特性深入了解的基础上，提出了算法与硬件相结合的“软硬” 综合控制方法。该方法将关节的运动分为顺重力与逆重力方向两类，综合考虑了位置误差、位置误差变化速率和负载的变化等因素，算法能自适应这些因素的变化，自主地调整输入控制量的大小。较后，通过对电磁开关阀开合的控制，使关节无需任何反复调控，即可准确定位在误差允许的范围内。

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