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救护车载PAM担架缓冲系统特性分析 被引量：1
1
作者 孙大刚 高蓬 +2 位作者 宋勇 梁培根 沈毅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第14期200-205,共6页
经对救护车担架隔振系统及动力学模型研究分析,提出气动人工肌肉(PAM)救护车担架隔振系统。建立车体-担架-分段人体振动模型,设计基于该系统的半主动神经网络PID控制器,并用Simulink对隔振系统进行性能仿真分析。仿真结果表明,与被动系... 经对救护车担架隔振系统及动力学模型研究分析,提出气动人工肌肉(PAM)救护车担架隔振系统。建立车体-担架-分段人体振动模型,设计基于该系统的半主动神经网络PID控制器,并用Simulink对隔振系统进行性能仿真分析。仿真结果表明,与被动系统相比,采用神经网络PID控制的气动人工肌肉隔振系统对担架及人体有明显隔振效果,气动人工肌肉用于救护车担架隔振系统具有可行性。 展开更多
关键词 救护车 担架 缓冲 气动人工肌肉 BP网络控制
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PAM-Motor复合驱动仿生肩关节结构设计及动力学特性研究 被引量：1
2
作者 罗天洪 李会兰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2019年第2期170-177,共8页
针对仿生机器人关节重载情况下难以实现精确控制的问题,以及气动人工肌肉(Pneumatic artificial muscle,PAM)控制非线性、时变性、滞后性等特点,受生物关节在肌肉和骨骼的协作下产生运动的启发,提出一种气动人工肌肉和电机复合驱动的新... 针对仿生机器人关节重载情况下难以实现精确控制的问题,以及气动人工肌肉(Pneumatic artificial muscle,PAM)控制非线性、时变性、滞后性等特点,受生物关节在肌肉和骨骼的协作下产生运动的启发,提出一种气动人工肌肉和电机复合驱动的新型驱动仿生肩关节结构设计,用于提高仿生机器人肩关节的控制精度及驱动性能。基于Chou模型及能量守恒定理,推导了复合驱动仿生肩关节结构参数与动力学特性之间的映射模型;通过构建基于拉格朗日动力学的PAM-Motor复合驱动系统俯仰运动和侧摆运动的动力学模型,探究了仿生肩关节复合驱动机理。研究结果表明,PAM-Motor复合驱动仿生肩关节具有良好的精度、灵巧度和承载能力,验证了复合驱动仿生肩关节结构的合理性和有效性。 展开更多
关键词 复合驱动 仿生肩关节 精度与重载 气动人工肌肉 动力学特性
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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
3
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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基于PAM和MRD的新型六维宽频隔振系统及其特性
4
作者 韩秀英 栗海仙 《液压与气动》 北大核心 2015年第12期68-72,共5页
提出了一种刚度阻尼解耦,且可调并能大幅降低支撑频率的基于PAM(气动肌肉)和MRD(磁流变阻尼器)的六维宽频隔振系统,推导了由弹性、阻尼作用空间到支撑平台笛卡尔六维空间的雅可比矩阵,获得了系统的惯性、刚度及阻尼矩阵,在此基础上,建... 提出了一种刚度阻尼解耦,且可调并能大幅降低支撑频率的基于PAM(气动肌肉)和MRD(磁流变阻尼器)的六维宽频隔振系统,推导了由弹性、阻尼作用空间到支撑平台笛卡尔六维空间的雅可比矩阵,获得了系统的惯性、刚度及阻尼矩阵,在此基础上,建立了系统振动方程,分析了系统的解耦特性、支撑频率的可降特性以及宽频隔振原理,讨论了弹性阻尼元件的参数计算方法。该成果可为车载/舰载/机载精密设备的六维宽频隔振提供理论参考。 展开更多
关键词 六维隔振 并联机构 气动肌肉 磁流变阻尼器 支撑频率 解耦
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一种基于气动肌肉的柔性机械臂设计与研究
5
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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基于Maxwell改进模型的气动人工肌肉迟滞特性 被引量：1
6
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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基于气动肌肉驱动的关节自抗扰控制 被引量：1
7
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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悬吊式重力卸荷系统的主动式缓冲控制
8
作者 晏慧星 卢鸿谦 +2 位作者 尹航 黄显林 陈泰年 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期381-391,共11页
针对索驱悬吊式重力卸荷系统被动缓冲器带来的欠驱动问题,提出了基于气动人工肌肉(Pneumatic Artificial Muscle,PAM)主动式缓冲器控制方法。首先,分析用于地面微/低重力模拟的悬吊式重力卸荷系统,为了克服PAM高度非线性特性,提出基于... 针对索驱悬吊式重力卸荷系统被动缓冲器带来的欠驱动问题,提出了基于气动人工肌肉(Pneumatic Artificial Muscle,PAM)主动式缓冲器控制方法。首先,分析用于地面微/低重力模拟的悬吊式重力卸荷系统,为了克服PAM高度非线性特性,提出基于块结构的非线性神经网络建模方法,其次分析吊索与航天器相互作用过程中挠性引起的力扰动,最后采用非线性模型预测跟踪控制。相比传统PID控制方法,该方法具有参数调节简单,实时跟随性能好,以及对卸荷系统目标惯性参数的摄动具有控制性能不变性等优势。实验结果表明,设置不同扰动情况跟随力误差都能保证在3%以内,实验证明了基于PAM主动缓冲器的可行性,所提出的控制方法能够在挠性不确定性的情况下实现力跟随控制。 展开更多
关键词 悬吊式重力卸荷系统 气动人工肌肉 主动缓冲器 非线性模型预测跟踪控制
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人工肌肉驱动的腰部助力器设计与仿真研究
9
作者 贺子骁 胡志刚 岳洋 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第2期111-120,共10页
目的为了帮助腰椎疾患、腰肌劳损、弯腰作业者,方法提出一种由McKibben型气动人工肌肉实现轻量化、柔性助力、穿戴舒适的腰部助力器,分析穿戴与未穿戴腰部助力器搬举重物时腰部主要肌群的肌肉力变化,验证腰部助力器的有效性。通过三维... 目的为了帮助腰椎疾患、腰肌劳损、弯腰作业者,方法提出一种由McKibben型气动人工肌肉实现轻量化、柔性助力、穿戴舒适的腰部助力器,分析穿戴与未穿戴腰部助力器搬举重物时腰部主要肌群的肌肉力变化,验证腰部助力器的有效性。通过三维动作捕捉系统和三维测力系统采集受试者在搬举过程中的运动学和动力学数据,导入腰部助力器三维模型作为驱动数据,建立人体腰部骨骼肌肉生物力学模型,利用Hill型三元素肌肉模拟McKibben型气动人工肌肉,搭建人机交互模型并进行仿真分析。通过测量重物搬举过程中腰部主要肌群的肌电信号变化,对比肌电信号曲线与肌肉力曲线趋势,验证仿真分析结果的有效性。结果实验结果表明,穿戴腰部助力器运动时主要参与作用的为竖脊肌、多裂肌和腰方肌,其中竖脊肌助力效果最为显著,助力效果达到43%。结论通过进行人机交互模型的生物力学仿真,验证了搬举重物时腰部助力器的有效性,该助力器可为护理人员和物料搬运工作者提供助力。 展开更多
关键词 腰部助力器 气动人工肌肉 AnyBody 人机交互 肌电信号
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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
10
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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气动人工肌肉手臂的神经网络Smith预估控制 被引量：12
11
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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一种新型气动执行元件——气动人工肌肉 被引量：24
12
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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气动人工肌肉研究与展望 被引量：18
13
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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气动人工肌肉驱动仿人灵巧手的结构设计 被引量：16
14
作者 彭光正 余麟 刘昊 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期593-597,共5页
研究一种气动人工肌肉驱动的多指仿人灵巧手的结构设计.通过分析正常人体解剖学,针对人类手掌的外形结构、驱动形式及运动规则,设计了一种5指仿人灵巧手.该灵巧手有5个手指、19个自由度,在外观和功能上与人手接近;手指采用气动人工肌肉... 研究一种气动人工肌肉驱动的多指仿人灵巧手的结构设计.通过分析正常人体解剖学,针对人类手掌的外形结构、驱动形式及运动规则,设计了一种5指仿人灵巧手.该灵巧手有5个手指、19个自由度,在外观和功能上与人手接近;手指采用气动人工肌肉驱动,以柔索传动.实验结果表明,该仿人灵巧手具有很好的柔顺性,并且整体外形和手指关节的运动范围均能达到拟人的效果. 展开更多
关键词 灵巧手 人工肌肉 仿生学
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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
15
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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针对气动肌肉仿生肘关节抖振现象的Kalman-PID控制 被引量：9
16
作者 杨辉 郝丽娜 +1 位作者 陈洋 薛帮灿 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期477-482,共6页
本文为了抑制气动人工肌肉(PAM)抖振现象,首先利用PID控制律近似代替其数学模型,求得其离散状态方程并代入到离散卡尔曼递推公式中,进而提出基于PID控制参数的卡尔曼PID(Kalman-PID,KPID)控制算法.为了验证算法的有效性,以3自由度PAM仿... 本文为了抑制气动人工肌肉(PAM)抖振现象,首先利用PID控制律近似代替其数学模型,求得其离散状态方程并代入到离散卡尔曼递推公式中,进而提出基于PID控制参数的卡尔曼PID(Kalman-PID,KPID)控制算法.为了验证算法的有效性,以3自由度PAM仿生肘关节为控制对象,分别利用PID及KPID控制器对其进行位姿控制.由实验结果可知,该算法相较PID控制器拥有更高的控制精度,提升了系统的鲁棒性,能够有效抑制由系统过程误差及测量误差所引起的PAM抖振现象,从而使仿生肘关节运动更加平稳.此外,不同于传统卡尔曼滤波算法与控制算法相结合的方式,KPID控制算法无需事先知道被控对象精准的数学模型及噪音特性的先验知识,从而避免复杂的数学建模过程,扩大了卡尔曼滤波算法的应用范围. 展开更多
关键词 气动人工肌肉(pam) PID控制参数 卡尔曼PID(KPID) 仿生肘关节
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柔性气动执行器的研究现状和趋势 被引量：7
17
作者 周泉 张立彬 +1 位作者 杨庆华 阮建 《机电工程》 CAS 2003年第1期61-64,共4页
介绍了当前各种柔性气动执行器的研究背景、结构原理和最新研究进展 。
关键词 柔性气动执行器 气动人工肌肉 智能机器人 工业机器人
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基于学习生物体运动的一种人工筋驱动器的研究 被引量：1
18
作者 林良明 夏炎 +1 位作者 丁洪 田社平 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第S1期287-290,共4页
本文从仿生学的观点，学习生物体的原理，研究微型机器人的机构和控制问题，是开发微型机电系统的一个关键技术。介绍了生物体运动的基本特征，并从学习生物体运动的设计原理出发，对一种具有与人体肌肉类似特性的空气压人工筋进行了实... 本文从仿生学的观点，学习生物体的原理，研究微型机器人的机构和控制问题，是开发微型机电系统的一个关键技术。介绍了生物体运动的基本特征，并从学习生物体运动的设计原理出发，对一种具有与人体肌肉类似特性的空气压人工筋进行了实验研究，表明它有可能成为一种新颖的柔性进机器人的驱动器，在医疗及微小空间作业的特种机器人中获得应用。 展开更多
关键词 micro-robot RUBBER pneumatic artificial muscle.
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气动柔性球关节的模糊PID控制 被引量：8
19
作者 张立彬 鲍官军 +1 位作者 杨庆华 阮健 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期407-409,431,共4页
　　介绍了新型气动柔性球关节,讨论了其控制方法。综合模糊控制和 PID控制的特点,设计了针对气动柔性球关节的模糊 PID控制器,实现对球关节弯曲角度、偏转方向等系统参数的动态控制。实验结果表明,模糊 PID 控制可以实时准确地对气动... 　　介绍了新型气动柔性球关节,讨论了其控制方法。综合模糊控制和 PID控制的特点,设计了针对气动柔性球关节的模糊 PID控制器,实现对球关节弯曲角度、偏转方向等系统参数的动态控制。实验结果表明,模糊 PID 控制可以实时准确地对气动柔性球关节进行控制,设计的控制系统可以作为气动柔性球关节的有效控制系统,用于进行相关研究。 展开更多
关键词 气动柔性球关节 模糊PID控制 多指灵巧手 气动人工肌肉
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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
20
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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