气动人工肌肉在仿生机器人中的应用技术技术

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气动人工肌肉驱动机器人关节研究及应用

河南科技大学硕士学位论文气动人工肌肉驱动机器人关节研究及应用姓名：李继磊申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：韩建海 20080601
摘要
论文题目：专究及应用机械电子工程李继磊韩建海
摘
要
随着机器人领域的不断扩展，仿生机器人及服务机器人研究的深入，人们对安全性好、重量轻的柔性驱动器的需求在不断增长。气动人工肌肉作为一种新型驱动器，以其出力 - 重量比高、柔性好以及和生物肌肉特性的接近等一些优点成为具有广阔发展潜力的一种柔性驱动器。它已经在仿人机器人、爬行机器人、助力装置以及康复器械等方面得到应用。但气动肌肉的广泛研究也就是近十几年的事情，从基本理论到实际应用仍然有许多问题有待研究和解决。因此，本研究的主要目的就是通过研究气动肌肉及其驱动关节的特性与控制，为气动肌肉深入广泛的应用打下坚实的基础。本文首先综述了气动人工肌肉的研究现状，在此基础上提出一种廉价、结构简单、体积小的气动人工肌肉的制作方案。介绍气动人工肌肉的工作原理，并制作了实物模型，建立试验装置并对其性能进行测试。其次，模仿生物关节的工作方式，采用一对对抗性气动肌肉驱动的关节是气动肌肉最普遍的应用方式，因此，本文重点进行了关节的建模研究和特性分析。在建模过程中采用的是简化模型，并通过引入的几个参数，将关节的模型进行简化，得到的关节模型具有一定的实用价值。在此理论基础上设计了一个单关节的闭环控制系统，通过加入常用的工业 PID 控制算法来实现单关节的位置控制。最后，在气动肌肉及其驱动关节的研究基础上，本文设计了一个气动肌肉驱动的下肢康复训练装置，主要包括机械结构的设计、硬件电路的设计和控制程序的编制，完成对其性能的检测。该训练装置有两个自由度，可以实现膝关节和踝关节的控制。试验结果表明，该训练装置具有制作简单，运动范围和强度易调整，特别是系统的安全性和柔顺性高等特点，有望在实际中得到应用。

基于气动人工肌肉仿人机械手臂肩关节的运动控制

IV
上海交通大学工学硕士学位论文
ABSTRACT
and conclusions acquired in this thesis provide the theoretical and technical basis for the design of the robotic arm driven by pneumatic artificial muscles. KEYWORDS：Pneumatic Artificial Muscle, Bionics Robotic Arm, Bionics Shoulder-joint, Motion control, Fuzzy-PID control，Pneumatic High Speed On/Off Valve
III
上海交通大学工学硕士学位论文
ABSTRACT
Several methods to drive robotic arm with pneumatic artificial muscles are presented in this thesis first. With carefully study on advantages and disadvantages of these methods this thesis presents the design scheme of the robotic arm. After that this thesis makes the detailed mechanical structure design and 3D simulation based on key parameters of the fast electric and hydraulic servo device. The pneumatic and control system is also built with high speed on/off solenoid valves and PLC, angle sensor, etc. As the pneumatic and control system is built, this thesis builds the dynamics model. This dynamics model could help to carry a lot theoretic simulation experiments on single joint based on both PID control strategy and Fuzzy-PID control strategy. Besides, this thesis applies Fuzzy-PID control strategy to seriation and simultaneous motion control. Simulation results show that Fuzzy-PID control strategy improves the motion control effect of the bionics shoulder-joint a lot. This thesis does some motion control experiments on the mechanical, pneumatic and control system. Experiment results prove the correctness of mechanical structure design and that the Fuzzy-PID fits the motion control system well. Theoretical analysis and experimental research show that the bionics shoulder-joint meets the original design expectations well. The research work

气动肌腱的应用

气动肌腱的应用
气动肌腱是一种基于空气或气体的力学装置，其通过控制流体压力来实现机械运动。

它的应用领域非常广泛，包括但不限于以下几个方面：
1. 机器人技术：气动肌腱广泛应用于机器人技术中，尤其是柔性机器人的设计和制造中。

相比于传统的刚性结构，气动肌腱的柔性和可变形性使得机器人具备更好的运动灵活性和适应性。

2. 生物医学工程：气动肌腱在医学领域的应用也非常广泛，例如用于仿生假肢的设计和制造，通过气动肌腱可以实现更加精准和自然的肢体运动。

3. 工业自动化：气动肌腱可以用于工业自动化中的夹具和搬运设备，通过调节气压可以实现物体的抓取和搬运。

4. 辅助功能设备：气动肌腱还可以用于辅助功能设备的设计，例如用于辅助行走的助力器具、智能座椅等。

通过调节气压可以提供力量支持和稳定性，帮助人们更好地完成各种动作和活动。

总之，气动肌腱作为一种新兴的力学装置，其应用潜力还在不断扩大和拓展，未来有望在更多领域发挥更重要的作用。

基于气动肌腱的仿人形机器人

基于气动肌肉的仿生机器人的整体设计及局部分析姓名：罗银贵学号：1120810501学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化基于气动肌肉的仿生机器人的研究历史并不长，且气动机器人需要能快速、准确地定位，给气动机器人提出了一些基本的要求：须具有高的精度、较快的反应速度、一定的承载能力、足够的工作空间、灵活的自由度和不同位置的自动定位等，这给气动机器人的研究与发展带来了挑战，但由于气动机器人具有运动速度快、结构简单、成本低且适用于易燃、易爆等特殊场合的优点，使得气动机器人的研究一直备受人们的关注。

在本课程中，通过老师的传授，对气动机器人一些基础知识有了一定的了解，并利用课余时间，通过上网等途径搜查资料，也了解了现阶段一些国内外的机构对气动机器人的研究以及一些现有的产品（图一）。

通过本课程的学习，根据提出的要求进行相关的尺寸和结构设计，利用气动肌腱做为机器人的驱动元件，设计出可以在三维空间内做多自由度运动仿人形气动机器人（图二）。

图一图二经过小组分工先完成各自部分的三维模型，最后进行总体组装并进行整体三维模型的修改和完善，使得所设计气动机器人，具有人形外观、多个自由度操作灵活，另外在气动机器人的驱动执行元件采用气动人工肌腱，不仅结构简单，且可直接驱动，输出力与自重比较高，运动更接近自然生物的运动，同时具有良好的柔韧性，基本能够实现人类各个关节的运功。

在本次设计中，我们小组负责对气动机器人手掌和手指部分的设计。

首先，我们对照基于气动仿生肌肉的仿人形机器人参数表（表一），对所给的手掌参数进行数值计算和理论分析；其次，根据所给出的数据建立三维模型，组内成员分工完成各自的三维模型；最后，对完成的三维模型零件图进行组装，然后对三维模型装配体（图三）进行后期修改和完善，撰写相应的报告。

我们小组所设计的手掌和手指，总共有23个自由度，其中，拇指、食指、中指、无名指和小指各有4个自由度，各个手指也基本能够按照各参数要求进行设计，并能够实现相应的运动。

气动人工肌肉驱动的仿人腿关节运动控制研究的开题报告

气动人工肌肉驱动的仿人腿关节运动控制研究的开题报告一、研究背景随着机器人技术的快速发展，仿人机器人逐渐成为研究热点。

仿人机器人的发展与普及是未来机器人技术发展的趋势，因此仿人机器人的研究将会成为机器人领域未来的重要研究之一。

仿人机器人目前应用广泛，例如制造、服务、医疗等领域，为人类社会的发展做出了重要的贡献。

腿是仿人机器人中最重要的组成部分之一，人们通常用腿来传递身体的负载和运动。

因此，仿人机器人的腿部设计对其正常运动和机器人整体的性能具有很大的影响。

气动人工肌肉是已知的最轻、最紧凑的人工肌肉之一，并且可以模仿自然的肌肉强度调节。

在仿人机器人中的应用，气动人工肌肉可以通过控制气压，快速和均匀地实现腿节的弯曲和伸展，避免了机械传动系统的柿子和迟滞。

同时，气动人工肌肉显著减少了腿的质量，并且在安装和维护方面具有更高的便利性。

因此，本研究的目标是利用气动人工肌肉驱动模块，实现仿人腿关节的运动控制，并开发一种高效的机器人腿部控制系统，以提高仿人腿部的运动精度和稳定性。

同时，该研究将为气动人工肌肉在仿人机器人中的广泛应用提供技术支持。

二、研究内容针对以上研究目标，本研究将从以下三个方面进行研究：1.气动人工肌肉驱动机械腿关节的设计和制造设计和制造能够与气动人工肌肉驱动完美匹配的机械腿关节，并实现腿部的弯曲和伸展运动。

机械腿关节应该具备高精度、低噪音、高稳定性等特点，以满足仿人腿部运动的需求。

2.仿人机器人腿部控制系统的设计和实现设计并实现可靠的仿人机器人腿部控制系统，并实现与气动肌肉驱动机械腿关节的精确协调。

此外，还需要研究基于传感器反馈的控制算法，以提高仿人机器人腿部控制的精度和稳定性。

3.仿人机器人腿部的运动测试和分析通过对仿人机器人进行运动测试和分析，评估气动人工肌肉的运动性能以及设计的腿部控制系统的效果。

同时，通过与传统机械驱动系统进行比较，分析气动人工肌肉驱动系统的优势和不足，为气动人工肌肉在机器人工程领域中的应用提供支持。

人造肌肉的工作原理及其在仿生机器人中的应用

人造肌肉的工作原理及其在仿生机器人中的应用人造肌肉是一种模拟人类肌肉运动的装置，具有强大的收缩和伸展能力，可用于多个领域，尤其是在仿生机器人中。

本文将介绍人造肌肉的工作原理以及在仿生机器人领域中的应用。

一、人造肌肉的工作原理1. 弹性材料人造肌肉通常由弹性材料制成，如合成聚合物或金属合金。

这些材料具有高度可塑性，能够承受大范围的伸缩变形。

2. 激发机制人造肌肉的激发机制类似于人体肌肉。

通过外部刺激，如电流、气压或热能，可以引起人造肌肉的收缩或伸展。

3. 收缩和伸展人造肌肉的收缩和伸展是通过控制输入的激发信号来实现的。

激发信号的类型和强度决定了人造肌肉的运动方式和幅度。

二、人造肌肉在仿生机器人中的应用1. 动力学人造肌肉在仿生机器人中扮演着关键的角色。

通过在机器人的关节和肌肉系统中应用人造肌肉，可以实现更精确和流畅的运动。

机器人可以模仿人类肌肉的收缩和伸展，使得其运动更加自然。

2. 机械臂人造肌肉在机械臂中的应用是非常广泛的。

机械臂可以使用人造肌肉来完成精密的动作，比如抓取和搬运物体。

人造肌肉具有较高的柔韧性和力量，可以适应不同形状和重量的物体。

3. 步行机器人步行机器人是仿生机器人领域中的一个重要研究方向。

人造肌肉被广泛应用于步行机器人的腿部系统中，可以模拟人类的步态和运动方式。

通过调节人造肌肉的收缩和伸展，步行机器人可以实现平稳的行走和灵活的动作。

4. 医疗辅助人造肌肉还可以应用于医疗领域，用于辅助康复训练和肢体功能的恢复。

人造肌肉可以模拟人体肌肉的运动，并根据患者的需要进行调节。

通过与人体肌肉的交互作用，可以帮助患者恢复肌肉功能和日常活动能力。

5. 灵巧操作人造肌肉的特性使得其在灵巧操作中有广泛应用的潜力。

比如在手术机器人中，人造肌肉可以用于进行高精确度的手术操作，提高手术的成功率和准确性。

三、结论人造肌肉作为一种模拟人体肌肉运动的装置，具有广泛的应用前景。

其工作原理基于弹性材料和激发机制，通过控制输入信号实现收缩和伸展。

气动人工肌肉驱动的机器人控制方法研究

PID控制
采用比例-积分-微分控制方法，对机器人关节位置进行精确控制。
模糊控制
利用模糊逻辑理论对机器人关节位置进行控制，以应对复杂的非线性动力学问题。
基于力的控制方法
力控制
通过检测机器人关节的受力情况，实现对气动人工肌肉的充气和排气过程的调节，以保持
力矩的稳定。
阻抗控制
将机器人看作一个阻抗网络，通过调节阻抗参数实现对机器人关节力矩的控制。
气动人工肌肉驱动技术的应用领域
机器人领域
气动人工肌肉驱动技术可用于机器人关节驱动、执行器控制等。由于其具有较好的柔性和适应性，因此可以与机器人的各种结构进行集成，实现机器人的高度灵活性和适应性。
医疗设备领域
气动人工肌肉驱动技术可用于医疗设备的驱动和控制，如康复器械、假肢等。由于其具有较好的柔性和适应性，因此可以与人体结构进行集成，实现医疗设备的舒适性和安全性。
通过研究气动人工肌肉驱动的机器人控制方法，可以提高机器人的智
能化水平，实现更加灵活和智能的运动和力控制，气动人工肌肉驱动技术概述
气动人工肌肉的工作原理
气动人工肌肉是一种模仿人体肌肉结构的气动执行器，由弹性管、端盖和端口组成。通过向弹性管充气或放气，端盖和端口之间的距离发生变化，从而实现机械输出。
航空航天领域
气动人工肌肉驱动技术可用于航空航天领域的执行器控制和机构驱动，如飞机起落架的收放、卫星姿态调整等。由于其具有较好的响应速度和控制精度，因此可以实现航空航天设备的精确控制和稳定性。
03
气动人工肌肉驱动的机器人控制方法
基于位置的控制方法
01
02
03
位置控制
通过调节气动人工肌肉的充气和排气过程，实现对机器人关节位置的控制。

气动人工肌肉及其在双足机器人中的应用

研究学者在Chou理想模型的基础上对模型进行了修改，即
F ( , p) p[ A(1 )2 B]
式中：
(2)
ε
气动人工肌肉的收缩率：

L0 L L0
3 D 2 A 与气动人工肌肉有关的常数： A 4 tan 2
B 与气动人工肌肉有关的常数： B
D2
4sin 2
模型的基础上建立了相应的改进模型。
• Chou的理想模型 20世纪90年代，美国的Chou和Hannaford根据热力学第一定律的能量守恒原理，假设气动肌肉是工作在理想状态下，即气动肌肉在运动过程中没有能力损失，建立了气动人工肌肉的理想模型。
（1）气动人工肌肉无限长；（2）纤维刚度足够大，气动人工肌肉的在工作过程中纤维无伸长；（3）忽略橡胶的弹性；（4）忽略橡胶与编织网的摩擦；
Fig. Various types of PAMs: (a) McKibben Muscle/Braided Muscle, (b) Pleated Muscle, (c) Yarlott Netted Muscle, (d) ROMAC Muscle and (e) Paynter Hyperboloid Muscle.
正是由于现有驱动装置存在上述的种种弊端，科研人员一直没有停止研制新型驱动器的研究工作，以克服现有驱动装置的种种弊端。
• 对于仿生机器人的驱动：
1．电机、气缸的刚性较大，不能良好的模拟生物的柔性运动； 2．电机需要齿轮等传动装置将旋转运动转为直线运动，装置较多，效率降低；气缸的工作状态有限；液压驱动器的体积过大； 3．仿生机器人的未来发展方向是微小型化，对于驱动器的要求也必然是微小化，而电机、气缸和液压驱动器则难以达到这一要求；

气动肌肉驱动的仿青蛙跳跃机器人及其关键技术的

减震设计
优化机器人的着陆结构，采用减震材料和设计，减小机器人跳跃时产生的冲击力。
04
关键技术解析
气动肌肉驱动技术
气动肌肉是一种利用气压变化进行伸缩的装置，具有重量轻、体积小、力矩大等优点。在仿青蛙跳跃机器人中，气动肌肉被用作驱动器，通过向其内部充气或放气来控制机器人的运动。
气动肌肉驱动技术能够实现快速响应和精确控制，使得仿青蛙跳跃机器人在跳跃过程中能够快速启动和停止，并实现连续跳跃。
目前，仿青蛙跳跃机器人的关键技术主要包括气动肌肉驱动技术、姿态调整技术、起跳控制技术和落地缓冲技术等。这些技术的发展和完善，对于提高仿青蛙跳跃机器人的性能和实用性具有重要意义。
02
气动肌肉的工作原理与特性
气动肌肉的工作原理
气动肌肉通过充气和放气实现伸缩，从而产生驱动力。
当向气动肌肉内充入压缩气体时，肌肉发生膨胀并产生推力；当气体排出时，肌肉收缩并产生拉
VS
随着机器人技术的不断发展，仿生跳跃机器人的研究逐渐成为机器人领域的一个热点。这类机器人能够适应复杂多变的环境，执行搜救、侦查等任务，具有重要的应用前景。
仿生跳跃机器人的发展现状
近年来，仿生跳跃机器人的研究取得了显著的进展。研究者们通过模仿自然界中动物的跳跃行为，设计出了多种具有跳跃能力的机器人。其中，仿青蛙跳跃机器人在设计理念和实现方式上具有代表性。
通过传感器技术，机器人能够感知自身的姿态、速度、加速度等信息，同时也能感知周围环境中的障碍物、地形等信息，从而指导机器人进行合理的跳跃和避障。
05
实验与验证
实验环境与设备
实验场地
选择一个平坦、无障碍物的场地，模拟自然环境中的地面条件。

人工肌肉的研究和应用

人工肌肉的研究和应用一、引言人工肌肉这个概念，通常会被大家想象成一些奇特的机器人手臂或腿部，但其实除了这些传统的想法，人工肌肉还有着广泛的应用场景。

随着科技的不断发展，人工肌肉正逐渐演化为一种新型材料，拥有越来越多的实用性和市场价值。

本文将阐述人工肌肉的相关研究和具体应用，旨在提供对其发展和前景的了解和认识。

二、人工肌肉的定义和基本原理首先我们要明确，人工肌肉是一种由活性聚合物、电致活性材料或其他可能形成收缩延伸运动的元件构成的新型材料。

在这些材料中，电致活性材料尤其是电致致动聚合物材料是最常见的。

这类材料在感受到电压或电场时会发生体积变化，产生与真正的肌肉相似的运动，因此被称作“人工肌肉”。

其基本原理是，当这种材料受到电场激发时，会引起材料及其表面的体积变化，从而通过这一运动效应，在不同的应用领域发挥出各种不同的功能。

人工肌肉的许多特点和特性，如柔软可塑、可逆损伤、自愈能力强等，与真正的生物肌肉十分类似。

三、人工肌肉的应用针对不同的应用场景，人工肌肉可以被制成不同形态的机器人元件，例如灵活的手指、腿部的关节、甚至是更复杂的生物内科学工具。

下面，我们将详细讨论人工肌肉的现有和潜在的几个应用领域。

1.仿生机器人人工肌肉作为一种替代传统机器人的重要材料，可以被广泛的应用在现代仿生机器人的设计中。

比如，在机器人手臂中，人工肌肉能够比传统机器人手臂更加灵活地模拟人的手部运动，让机器人能够更好地模拟人的动作，或者实现更高的精准度和复杂性。

这些机器人可以在医疗、教育、工程等领域中发挥出巨大的作用。

2.医疗器械人工肌肉还可以应用于制作医疗器械，医用人工肌肉在仿真医学领域具有潜在的应用价值。

例如，人工心脏中应用电致活性材料的人工肌肉能够更好地模拟正常的心脏肌肉收缩和松弛，与当前的心脏辅助装置的机械结构相比，更为生理学的模拟可能会带来更好的治疗效果和患者的生活质量。

此外，在手术器械和生物传感器等领域中，人工肌肉也有着广泛的应用前景。

气动技术在机器人领域中的应用与发展作文

气动技术在机器人领域中的应用与发展作文气动技术在机器人领域中具有广泛的应用和发展前景。

随着机器人技术的不断进步和发展，气动技术作为一种重要的动力传动方式，在机器人的设计和控制中扮演着重要角色。

首先，在机器人的动力传动方面，气动技术可以为机器人提供高效、快速的运动能力。

通过使用气动执行器，机器人可以实现灵活的运动和快速的响应速度。

例如，在工业制造中，气动技术可以应用于机械臂的运动控制，使机器人能够进行精确、高速的操作，提高生产效率和质量。

其次，在机器人的操控方面，气动技术可以实现对机器人动作的精确控制。

通过使用气动元件，如气缸和气动阀，可以实现机器人的各种动作，如抓取、举起和放置等。

同时，气动技术还可以通过调整气压和流量来实现对机器人力度和速度的精确控制，满足不同工作场景的需求。

此外，气动技术还具有重量轻、易于安装和维护、成本低廉等优点。

这些特点使得气动技术在机器人领域中具有较大的市场潜力和应用空间。

特别是在一些需要机器人频繁移动和进行重复工作的场景中，气动技术可以为机器人提供高效、稳定的能量传输和动作控制，提高机器人的工作效率和性能。

当然，在气动技术在机器人领域中的应用和发展过程中，也存在一些挑战和待解决的问题。

例如，气动系统的能量消耗较大，需要对气动系统进行优化和节能设计；同时，气动系统的运动控制和精度还需要进一步提升。

针对这些问题，需要进一步的研究和创新，推动气动技术在机器人领域的应用与发展。

综上所述，气动技术在机器人领域中具有广泛的应用和发展前景。

通过提供高效、快速的动力传动和精确的操控能力，气动技术可以为机器人提供更高效、灵活的工作方式，进一步推动机器人技术的发展。

相信随着气动技术的不断创新和完善，机器人在各个领域中将发挥更大的作用。

人工肌肉技术的发展与应用

人工肌肉技术的发展与应用人工肌肉技术是一种活塞式机构，它模拟了自然生物肌肉运动的机制。

随着科技的发展，人工肌肉技术的应用越来越广泛，涉及医疗、机器人、航空航天等多个领域。

本文将从人工肌肉技术的原理、发展历程、应用现状、未来发展以及存在的问题等方面进行探讨。

一、人工肌肉技术的原理肌肉是一种能够将化学能转化为机械能的重要组织，它具有收缩和舒张的能力，能产生力量、速度和位移等运动特性。

人工肌肉技术的原理是通过不同的能量输入方式，使其能够完成与生物肌肉相似的收缩和舒张运动。

通常情况下，人工肌肉技术的能量输入方式有四种：电磁激振、热激振、光激振和化学反应法。

其中最常用的是电磁激振法，它的原理是通过改变电场和磁场的强度和频率，使其产生激磁作用，从而带动机械结构的运动。

在电路中，通过控制电压和电流的强度和方向，就可以控制人工肌肉的运动。

二、人工肌肉技术的发展历程人工肌肉技术的历史可以追溯到20世纪60年代，当时它主要被用于模拟人的手臂和腿部的运动。

随着科技的不断发展，人工肌肉技术得到了进一步的改进和完善，并被应用于不同领域。

在20世纪80年代，人工肌肉技术开始应用于医疗领域。

当时研究人员主要利用人工肌肉技术研制了一些可以用于帮助行动不便的病人的助动器。

这些助动器通过连接到人工肌肉，可以使病人自由地行动。

21世纪初，机器人技术开始得到蓬勃发展，这使得人工肌肉技术得到了更广泛的应用。

当时研究人员主要研制了一些基于人工肌肉技术的仿生机器人，这些机器人可以模拟人类的运动特性。

这项技术的应用为人形机器人等领域的发展带来了新的机遇。

三、人工肌肉技术的应用现状目前，人工肌肉技术在医疗领域、机器人领域和航空航天领域等领域都有广泛的应用。

在医疗领域，人工肌肉技术被用于帮助行动不便的病人。

例如，有些人因为年龄、疾病或意外事故而导致下肢运动受限。

为了帮助这些患者恢复部分运动功能，医生可以使用人工肌肉技术制造助动器。

在机器人领域，人工肌肉技术被用于制造仿生机器人。

北京理工大学科技成果——气动人工肌肉在仿生机器人中的应用技术

北京理工大学科技成果——气动人工肌肉在仿生机器人中的应用技术成果简介气动人工肌肉驱动器具有较强的柔性及仿生性，其高功率/质量比的特点使之在仿人机器人技术领域中具有无可比拟的优势。

对气动人工肌肉的静、动态特性深入进行了建模与实验研究，进行了气动人工肌肉驱动的关节特性分析及位置控制研究。

分别研制出气动人工肌肉驱动的仿人灵巧手，以及十四自由度双臂机器人，通过简单的材料制作出性能优异的气动人工肌肉，辅之模糊自适应控制、协调控制等高精度气动伺服控制技术，实现了灵巧手基于数据手套的主从抓持操作、机械臂自动驾驶方向盘等动作。

该研究为气动人工肌肉的广泛应用奠定了坚实的理论与工程基础。

气动人工肌肉（左）和仿人灵巧手（右）项目来源国家自然科学基金项目技术领域新型驱动器，仿人机器人应用范围低成本研究性仿人机器人；医疗护理性机器人；家政服务型机器人；空间探索性抓持器。

技术特点以仿人五指灵巧手骨架为核心，气动人工肌肉驱动，柔索传动。

由一对肌肉驱动一个手指关节，高响应压电比例阀控制气动人工肌肉的内部压力，从而改变肌肉的收缩长度及输出力，最终控制关节角度的变化。

采用模糊PID对单关节进行控制，关节空间的轨迹规划来自人手佩戴的数据手套的反馈信息，由此构成实时主从控制效果。

灵巧手的外观具有很好的仿人性，亲和力较强，在主从控制下可以完成各种手势运动及简单的抓持操作。

双臂机器人采用对称式结构设计，每个手臂均具有七个自由度，其中肩关节有三个自由度，肘关节有两个自由度，腕关节亦有两个自由度。

单臂控制器由带重力补偿器和摩擦力补偿器的模糊自适应PID 控制，最大的跟踪误差小于0.08rad。

双臂协调控制，即在双臂控制回路之间插入动态模糊协调控制器，通过对比双臂对应关节的角位移误差大小，按一定模糊规则对各控制量进行补偿。

双臂机器人技术创新低成本气动人工肌肉的研制，十七自由度仿人灵巧手的研制，十四自由度双臂机器人的研制，基于数据手套的灵巧手主从控制，双臂机器人的协调控制。

人工肌肉的应用

人工肌肉是一种独特的材料，可以像真实肌肉一样收缩和扩张。

它可以用于许多领域，例如仿生机器人、医疗器械和纺织品等。

由于其特殊的性能，人工肌肉在这些领域中发挥了重要的作用。

首先，人工肌肉在仿生机器人中具有广泛的应用。

仿生机器人是指模仿生物机体的结构和功能设计的机器人。

人工肌肉可以用于模拟人类身体的肌肉组织，使机器人在运动时更加灵活和敏捷。

例如，在医疗机器人中，人工肌肉可以用来控制机械臂的运动，使之更接近人类手臂的灵活性和精准性。

这对于进行复杂的手术操作非常重要。

此外，人工肌肉还可以用于仿生腿部的开发，使机器人能够更好地模拟人类的步态和行走能力。

其次，人工肌肉在医疗器械中也有着广泛的应用。

医疗器械是指用于治疗和诊断疾病的设备和工具。

人工肌肉可以用于脑机接口技术中，帮助残疾人恢复肌肉功能。

脑机接口技术是通过读取人脑中与特定动作相关的信号，将其转化为机器或假肢的运动。

人工肌肉可以作为植入体植入到人体中，与脑机接口技术相结合，帮助残疾人恢复行动能力。

此外，人工肌肉还可以用于矫治器械中，如义肢和矫形器。

它可以模拟真实肌肉的运动，使矫正器械更加贴合身体，提供更好的矫正效果。

再次，人工肌肉在纺织品领域中也有重要的应用。

人工肌肉可以用于制造智能纺织品，如智能服装和智能织物。

智能纺织品是指具有传感、控制和反馈功能的纺织品。

人工肌肉可以作为智能纺织品的一部分，通过控制肌肉的收缩和扩张来实现纺织品的形状变化。

例如，在军事服装中，人工肌肉可以用于实现自动调节服装的透气性和紧身性，提高士兵在战斗时的舒适度和活动性能。

此外，人工肌肉还可以用于医疗纺织品中，如支持型内衣和矫正衣。

它可以帮助改善人体姿势、减轻肌肉疲劳，并提供舒适的支撑。

综上所述，人工肌肉在仿生机器人、医疗器械和纺织品等领域的应用十分广泛。

它的独特性能使其能够模拟真实肌肉的运动，并带来许多优势。

未来随着技术的进一步发展，人工肌肉有望在更多领域中发挥重要作用，为人类带来更大的福祉。

人工肌肉技术的发展现状及应用

人工肌肉技术的发展现状及应用随着科技的不断发展，人们逐渐对机器人的相貌、行动和行为有了更加深入的了解。

人工肌肉技术作为机器人技术中的重要发展领域，起到了至关重要的作用。

本文将着重探讨人工肌肉技术的现状和应用。

一、人工肌肉技术介绍人工肌肉技术（Artificial Muscles Technology）是指通过仿生学和材料科学原理，通过合适的方法、实验室制作出一种具备人肌肉功能、能够进行缩放与扩张，能够类比于人体肌肉运动能力的人工能源装置。

人工肌肉有多种分类方式，按不同激励方式分为电致发光、电致变形、电致弯曲、热致变形、光致发光、化学-机械耦合等；按材料类型分为电致伸缩、马达、电动原子单元等。

人工肌肉技术被广泛用于制造机器人的附属器官，如手指、手臂、膝盖、脚趾等。

此外，人工肌肉技术还被运用于人体假肢与外骨骼的制造和使用。

二、人工肌肉技术的发展及研究现状人工肌肉技术的发展历程可以追溯到上个世纪八九十年代的时候。

当时，由于材料科学的进步，某些人工材料表现出了类似于生物肌肉的收缩和膨胀的特征。

进入二十一世纪以来，研究人员们开始将这些现象进行进一步的研究，探索人工肌肉的机理和应用方法。

最近几年，人工肌肉领域的研究信息正以极快的速度增长。

据现有研究成果表明，人工肌肉技术在机器人制造和医疗假肢中均有广泛应用。

“软机器人”，也称柔性机器人，是一种利用柔性材料制造的机器人，其“肌肉”组成的人工肌肉部分是利用了人工肌肉技术所制造。

这种机器人可以在一定程度上模仿人类肌肉运动。

另外，“人体外骨骼”装置也广泛应用人工肌肉技术，这些“外骨骼”装置可以以轮椅、拐杖等形式，使残障人士重获站立、行走和日常生活自理的能力。

三、人工肌肉技术的优劣人工肌肉技术的优点主要为：实现了机器人附属器官和人体假肢的插件化，已经成为柔性机器人等多领域关注的研究热点；可以很好地复制人类肌肉以实现机器人灵活性和智能性的提升，进而具有更高的人类化程度；在医学上，可以帮助残疾人重获自理能力；人工肌肉也可以为军事防护提供支持，如高硬度人形机器人等。