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基于Maxwell改进模型的气动人工肌肉迟滞特性 被引量:1
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作者 张业明 金公华 +3 位作者 石岩 虞启辉 孔德民 和双洋 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3686-3695,共10页
针对气动人工肌肉非线性程度高、迟滞模型建立困难的问题,研究了气动人工肌肉的迟滞特性,提出了一种基于滑移算子的改进Maxwell模型。搭建了气动人工肌肉的收缩力测试平台,进行了静态力实验和动态力实验,得到了气动人工肌肉的迟滞力曲线... 针对气动人工肌肉非线性程度高、迟滞模型建立困难的问题,研究了气动人工肌肉的迟滞特性,提出了一种基于滑移算子的改进Maxwell模型。搭建了气动人工肌肉的收缩力测试平台,进行了静态力实验和动态力实验,得到了气动人工肌肉的迟滞力曲线,并分别考虑了不同行程、不同充气压力和不同伸缩速率对迟滞环的影响,得到了气动人工肌肉的各项迟滞特性。针对传统Maxwell模型无法很好地表现气动人工肌肉的非对称迟滞特性,将迟滞力曲线分别从上部和下部收缩,得到的各项算子较好地表现了气动人工肌肉收缩力曲线的非局部记忆性和非对称性,将最大误差控制在了6.8%以内,中段误差控制在了2.0%以内,较好地匹配了实验曲线,验证了所提模型的普适性。 展开更多
关键词 气动人工肌肉 数据采集 迟滞特性 Maxwell模型 参数辨识
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基于气动肌肉驱动及磁流变制动器辅助下的柔性关节轨迹控制
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作者 庹淇 罗天洪 +3 位作者 崔庭琼 梁爽 马翔宇 付强 《机床与液压》 北大核心 2025年第9期127-132,共6页
针对气动人工肌肉(PAM)因迟滞性和非线性特性导致外骨骼机器人仿生柔性关节控制精度低的问题,设计一种人体仿生柔性关节。该关节采用气动肌肉作为主要力输入源进行驱动,并引入磁流变制动器作为阻尼装置。通过建立柔性关节协同驱动动力... 针对气动人工肌肉(PAM)因迟滞性和非线性特性导致外骨骼机器人仿生柔性关节控制精度低的问题,设计一种人体仿生柔性关节。该关节采用气动肌肉作为主要力输入源进行驱动,并引入磁流变制动器作为阻尼装置。通过建立柔性关节协同驱动动力学模型,揭示气动肌肉驱动与磁流变制动器改善关节性能的机制。提出一种针对外部扰动补偿的径向基函数(RBF)神经网络自适应控制策略,并展开相关仿真与实验研究。结果表明:相较于传统自适应控制,提出的气动肌肉驱动柔性关节结合RBF神经网络自适应控制策略可以提高控制系统的稳定性和位置跟踪精度,能更好地应对复杂的非线性系统。 展开更多
关键词 气动人工肌肉 磁流变制动器 柔性关节 控制策略 跟踪精度
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一种基于气动肌肉的柔性机械臂设计与研究
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作者 程豪 薛珍珠 +2 位作者 王权 赵俊岭 徐嘉辉 《现代农业装备》 2025年第3期27-32,94,共7页
针对市场上刚性机械臂存在灵活性差、安全风险高等缺点,基于气动人工肌肉设计了一种柔性机械臂,通过控制每根气动人工肌肉内部气压,进而控制其长度,达到在三维空间中沿任意方向弯曲的目的。首先,对柔性机械臂进行了结构设计和控制系统设... 针对市场上刚性机械臂存在灵活性差、安全风险高等缺点,基于气动人工肌肉设计了一种柔性机械臂,通过控制每根气动人工肌肉内部气压,进而控制其长度,达到在三维空间中沿任意方向弯曲的目的。首先,对柔性机械臂进行了结构设计和控制系统设计,描述了柔性机械臂的工作原理和控制过程;其次,对其进行了运动学分析,推导出了柔性机械臂中气动人工肌肉长度变化量与末端位姿之间的关系;最后,为验证设计的可行性,搭建了试验平台,完成了柔性机械臂在空间中的多角度弯曲测试,实现了柔性机械臂在空间中的弯曲控制。 展开更多
关键词 气动人工肌肉 运动学分析 柔性机械臂
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气动人工肌肉驱动的可变瞬心外骨骼设计与研究
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作者 黎朝阳 罗天洪 +2 位作者 马翔宇 方尚晨 王珂 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1783-1792,共10页
针对现有下肢外骨骼结构与躯体匹配度较低的问题,通过在现有反四边形关节的基础上引入额外的自由度,提出了一种气动人工肌肉驱动的新型可变瞬心人工膝关节。结合可变瞬心外骨骼的运动学分析对其瞬心轨迹方程进行了求解,并采用粒子群算... 针对现有下肢外骨骼结构与躯体匹配度较低的问题,通过在现有反四边形关节的基础上引入额外的自由度,提出了一种气动人工肌肉驱动的新型可变瞬心人工膝关节。结合可变瞬心外骨骼的运动学分析对其瞬心轨迹方程进行了求解,并采用粒子群算法对膝关节结构进行了优化设计;采用模糊PID控制器对其运动进行了仿真与分析,并进行了实验研究。研究结果表明:提出的新型可变瞬心人工膝关节的瞬心轨迹与人体关节理想瞬心轨迹具有更好的匹配度,为具有人机相容性结构的优化设计提供参考与经验支持。 展开更多
关键词 气动人工肌肉 可变瞬心 外骨骼结构 运动学分析 优化设计
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气动人工肌肉上肢仿生关节设计 被引量:4
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作者 项超群 杨辉 +2 位作者 柳强 胡理通 郝丽娜 《液压与气动》 北大核心 2014年第3期101-104,共4页
气动系统以其具有结构简单、无污染、维修方便等优点,得到越来越广泛的应用。基于人体的拮抗肌对拉驱动原理,利用气动人工肌肉(PAM)驱动器,设计了三自由度(3-DOF)的仿生关节。在Adams环境下建立关节模型虚拟样机,并对其进行了运动仿真... 气动系统以其具有结构简单、无污染、维修方便等优点,得到越来越广泛的应用。基于人体的拮抗肌对拉驱动原理,利用气动人工肌肉(PAM)驱动器,设计了三自由度(3-DOF)的仿生关节。在Adams环境下建立关节模型虚拟样机,并对其进行了运动仿真。仿真结果表明,该仿生关节结构运动曲线平滑、运动平稳、柔顺性好,满足设计要求。除此之外,对加工出的原理样机进行了可行性实验验证,绕X轴的旋转实验表明:a.当充气压力越大,前臂平台转角速度越快,b.当充气压力在0.2 MPa及以上时前臂平台转角达到所需角度。绕Z轴的转角实验表明,前臂圆盘的转角范围为可达所需角度,验证了机构的可行性。 展开更多
关键词 仿生关节 气动人工肌肉(pam) 三自由度(3-DOF) 运动仿真 可行性实验验证
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一种新型气动执行元件——气动人工肌肉 被引量:24
6
作者 杨钢 李宝仁 刘军 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第15期1347-1349,共3页
气动人工肌肉是一种结构简单、功率自重比大、有良好柔性、不会损害操作对象的新型气动执行元件。概述了气动人工肌肉的研究现状 ,分析了气动人工肌肉的优缺点和应用中存在的问题。在此基础上 ,指出目前气动人工肌肉的研究尚处于起步阶... 气动人工肌肉是一种结构简单、功率自重比大、有良好柔性、不会损害操作对象的新型气动执行元件。概述了气动人工肌肉的研究现状 ,分析了气动人工肌肉的优缺点和应用中存在的问题。在此基础上 ,指出目前气动人工肌肉的研究尚处于起步阶段 ,并给出了其有待进一步研究的方向。 展开更多
关键词 气动人工肌肉 机器人 仿生机械 生物肌肉
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McKibben气动人工肌肉技术的发展历程 被引量:19
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作者 张远深 刘明春 +2 位作者 赵娜 何再龙 曾志钢 《液压与气动》 北大核心 2008年第7期13-15,共3页
气动人工肌肉也称气动橡胶驱动器,是一种具有良好柔性、出力/重量比大的新型气动执行器。文中主要针对McKibben气动人工肌肉概述了国内外的研究现状,分析了McKibben气动人工肌肉的优缺点和应用中存在的问题。并举出了一些利用McKibben... 气动人工肌肉也称气动橡胶驱动器,是一种具有良好柔性、出力/重量比大的新型气动执行器。文中主要针对McKibben气动人工肌肉概述了国内外的研究现状,分析了McKibben气动人工肌肉的优缺点和应用中存在的问题。并举出了一些利用McKibben气动人工肌肉用在仿生机械中的应用实例。 展开更多
关键词 气动人工肌肉 气动橡胶驱动器 仿生机械
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气动人工肌肉系统动态特性研究 被引量:16
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作者 杨钢 李宝仁 傅晓云 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期1294-1298,共5页
提出将气动人工肌肉视为带有弹性负载的变截面气缸的观点,方便地建立了气动人工肌肉系统动态数学模型。将气动人工肌肉的工作过程划分为等容充气、充气收缩、排气伸长和等容排气四个部分,通过仿真和实验研究对气动人工肌肉进行了特性分... 提出将气动人工肌肉视为带有弹性负载的变截面气缸的观点,方便地建立了气动人工肌肉系统动态数学模型。将气动人工肌肉的工作过程划分为等容充气、充气收缩、排气伸长和等容排气四个部分,通过仿真和实验研究对气动人工肌肉进行了特性分析。实验结果表明了所建立的动态数学模型的正确性,为气动人工肌肉应用研究奠定了基础。 展开更多
关键词 气动人工肌肉 动态数学模型 仿真 实验
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基于气动肌肉驱动的关节自抗扰控制 被引量:1
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作者 黄国勤 米俊丞 左思红 《重庆大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期51-60,共10页
为了解决气动人工肌肉驱动的下肢康复机器人轨迹跟踪中存在外界干扰和系统参数不确定的问题,提出了一种关节控制自抗扰算法。该方法在气动人工肌肉关节伺服控制系统数学模型基础上,通过三阶状态扩张观测器对系统状态及系统干扰进行估计... 为了解决气动人工肌肉驱动的下肢康复机器人轨迹跟踪中存在外界干扰和系统参数不确定的问题,提出了一种关节控制自抗扰算法。该方法在气动人工肌肉关节伺服控制系统数学模型基础上,通过三阶状态扩张观测器对系统状态及系统干扰进行估计,对干扰进行实时补偿,并基于分离性原理进行参数整定;利用气动人工肌肉试验平台对控制系统进行定角度条件下的阶跃信号跟踪控制、方波跟踪控制和正弦跟踪控制对比验证实验。实验结果表明:所设计的自抗扰控制器较比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)控制器响应时间更快、控制误差更低,满足下肢康复机器人的应用控制要求。 展开更多
关键词 机械电子工程 下肢康复机器人 气动人工肌肉 自抗扰控制 参数整定 轨迹跟踪
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气动人工肌肉驱动仿人肩关节机器人的设计及力学性能分析 被引量:10
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作者 刘昱 王涛 +2 位作者 范伟 王渝 黄清珊 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期607-611,共5页
柔索驱动球关节机器人采用柔索替代连杆作为机器人的传动元件,结合了并联机构和柔索传动的优点.文中提出了一种新型带有万向球轴承的仿人肩关节并联机器人,它由多支气动人工肌肉驱动,由于万向球驱动机构的引入,机器人可实现空间的三维转... 柔索驱动球关节机器人采用柔索替代连杆作为机器人的传动元件,结合了并联机构和柔索传动的优点.文中提出了一种新型带有万向球轴承的仿人肩关节并联机器人,它由多支气动人工肌肉驱动,由于万向球驱动机构的引入,机器人可实现空间的三维转动.介绍了该机器人的机构构型,并对其进行了力学性能分析.该机器人的运动范围及负重能力达到并超过了人体肩关节性能指标的1/2.相比其他并联机器人,该设计具有结构简单、旋转范围大、输出力矩大等特点. 展开更多
关键词 气动人工肌肉(PMA) 柔索驱动 并联机器人
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Mckibben型气动人工肌肉缓冲座椅减振特性分析 被引量:4
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作者 孙大刚 冯辰生 +2 位作者 宋勇 章新 卢南炎 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期146-150,共5页
Mckibben型气动人工肌肉作为一种新型仿生气动执行元件,其力学特性与生物肌肉相似。以Mckibben型气动人工肌肉为履带式工程车辆座椅的缓冲执行器,建立起座椅缓冲减振模型;运用Simulink软件,并采用模糊PID控制对座椅的减振特性进行仿真... Mckibben型气动人工肌肉作为一种新型仿生气动执行元件,其力学特性与生物肌肉相似。以Mckibben型气动人工肌肉为履带式工程车辆座椅的缓冲执行器,建立起座椅缓冲减振模型;运用Simulink软件,并采用模糊PID控制对座椅的减振特性进行仿真。结果表明,在选定的4种工况下,Mckibben型气动肌肉缓冲座椅较传统座椅的垂直加速度和位移均有效减小,其缓冲减振效果明显。研究结果可为气动人工肌肉型缓冲座椅的研发提供参考。 展开更多
关键词 工程车辆 座椅 减振 气动人工肌肉 仿真 缓冲
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气动人工肌肉驱动关节特性研究 被引量:26
12
作者 隋立明 包钢 王祖温 《液压与气动》 北大核心 2002年第3期3-5,共3页
气动人工肌肉是一种具有良好柔性、出力 /重量比大的新型气动执行器。该文研究了由一对气动人工肌肉组成的关节模型 ,分析了它的静特性 ,并进行了实验研究。实验结果表明气动肌肉关节具有一些独特的特性。
关键词 人工肌肉 橡胶驱动器 关节模型 气动执行器
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气动人工肌肉特性分析的新方法 被引量:18
13
作者 杨钢 李宝仁 刘军 《液压与气动》 北大核心 2002年第10期22-25,共4页
基于对气动人工肌肉静态特性的分析 ,提出了将气动人工肌肉视为变截面积气缸的新的分析方法 ,运用该方法推导出了气动人工肌肉的动力学数学模型 ,并对气动人工肌肉的充放气过程进行了计算机仿真分析。该分析方法简单方便 。
关键词 气动人工肌肉 变截面积气缸 静态特性 动力学方程 仿真 气动执行器
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气动人工肌肉手臂的神经网络Smith预估控制 被引量:12
14
作者 王冬青 王钰 +1 位作者 佟河亭 韩平畴 《控制工程》 CSCD 北大核心 2012年第2期254-257,共4页
针对含时滞d的1关节气动人工肌肉(PAM)手臂,用三层递归神经网络(RNN),建立PAM手臂包含时滞的模型(即非线性Smith预估器),并超前d步预测PAM手臂的输出角度。将此超前d步的预测值作为反馈量,与设定值相比较得到的误差作为PID控制器输入量... 针对含时滞d的1关节气动人工肌肉(PAM)手臂,用三层递归神经网络(RNN),建立PAM手臂包含时滞的模型(即非线性Smith预估器),并超前d步预测PAM手臂的输出角度。将此超前d步的预测值作为反馈量,与设定值相比较得到的误差作为PID控制器输入量,实现Smith预估PID控制。同时每一步都用RNN模型当前时刻的输出值与PAM手臂当前时刻实际输出值之差的平方做为RNN权值的在线调整准则对RNN预测模型的权值进行在线调整,以自适应PAM手臂的不确定性和时变性。使用Matlab通过串口和研华亚当模块对实物PAM手臂进行控制,控制效果表明所提出的Smith预估PID控制算法比常规PID控制算法的性能有显著提高,证明所提出的算法是有效的和切实可行的。 展开更多
关键词 气动人工肌肉 递归神经网络 非线性Smith预估器 PID控制
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气动人工肌肉研究与展望 被引量:18
15
作者 臧克江 顾立志 陶国良 《机床与液压》 北大核心 2004年第4期4-7,111,共5页
气动人工肌肉是一种新型气动元件 ,主要应用于机器人技术中 ,它具有结构简单、易于小型化、柔顺性好、无污染、价格低廉、功率 /重量比高及安装方便等优点。本文就气动人工肌肉的发展、分类及应用情况进行了阐述 。
关键词 气动人工肌肉 分类 研究
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气动人工肌肉静态特性实验研究 被引量:7
16
作者 杜经民 朱端阳 +1 位作者 杨钢 李宝仁 《液压与气动》 北大核心 2005年第5期21-23,共3页
该文设计了气动人工肌肉静态特性实验系统。通过实验分析了橡胶弹性力、橡胶筒与纤维层间的摩擦力对气动人工肌肉静态特性的影响,结果表明对气动人工肌肉理论分析的正确性,为气动人工肌肉进一步的研究奠定了基础。
关键词 气动人工肌肉 实验系统 静态特性 实验研究
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气动人工肌肉伺服平台的建模 被引量:13
17
作者 朱笑丛 陶国良 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1056-1060,共5页
为克服传统液压或电气驱动并联平台的不足,提出了将气动人工肌肉应用于并联伺服平台的驱动关节,实现平台位姿控制.通过对平台系统的运动学和动力学分析,结合气动人工肌肉的充气压力-伸缩力-伸缩比三者的关系,建立了气动人工肌肉并联伺... 为克服传统液压或电气驱动并联平台的不足,提出了将气动人工肌肉应用于并联伺服平台的驱动关节,实现平台位姿控制.通过对平台系统的运动学和动力学分析,结合气动人工肌肉的充气压力-伸缩力-伸缩比三者的关系,建立了气动人工肌肉并联伺服平台位姿控制系统的数学模型,并进行了计算机仿真.仿真结果表明,通过输入一定电压来控制气动人工肌肉的充气压力,可实现伺服平台的二自由度转动,而且系统运动平稳.同时分析了在相同输入电压和初始位姿条件下,不同惯性负载和力矩负载对伺服平台响应速度和稳态位姿的影响.所得模型及仿真分析为气动肌肉系统的高精度控制提供了理论基础. 展开更多
关键词 气动人工肌肉 伺服平台 数学模型 仿真
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气动人工肌肉驱动器的研究现状及发展趋势 被引量:36
18
作者 范伟 彭光正 黄雨 《机床与液压》 北大核心 2003年第1期32-36,共5页
气动人工肌肉驱动器作为一种新型的机器人驱动器,以其简单的设计和独特的仿生性一直受到人们的关注,自其问世 以来,人们对它的研究方兴未艾。本文介绍了气动人工肌肉驱动器的结构与特点,列举了丰富的应用实例,总结了目前国内外的 研究现... 气动人工肌肉驱动器作为一种新型的机器人驱动器,以其简单的设计和独特的仿生性一直受到人们的关注,自其问世 以来,人们对它的研究方兴未艾。本文介绍了气动人工肌肉驱动器的结构与特点,列举了丰富的应用实例,总结了目前国内外的 研究现状,并展望了这种新型气动驱动器的发展趋势。 展开更多
关键词 气动人工肌肉驱动器 研究现状 发展趋势 机器人
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气动人工肌肉的理想建模及仿真 被引量:7
19
作者 张远深 刘明春 +2 位作者 何再龙 赵娜 曾志钢 《机床与液压》 北大核心 2009年第4期75-76,71,共3页
分析并指出Chou所建气动人工肌肉理想模型存在的不足,建立了气动人工肌肉理想状态下的数学模型,并通过仿真说明所建立的理想模型比Chou所建立理想模型更接近于实验数据,为以后控制策略的选取以及实验研究打下基础。
关键词 气动人工肌肉 理想模型 仿真
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Mckibben气动人工肌肉特性研究 被引量:7
20
作者 赵怀林 李果 余达太 《液压与气动》 北大核心 2005年第7期29-31,共3页
关键词 气动人工肌肉 特性研究 20世纪50年代 橡胶管 气动装置 手指运动 肌肉收缩 残疾人 外罩 可膨胀 缩短
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