气动人工肌肉与标准气缸的力特性比较

为了精确地描述气动人工肌肉的力特性，建立了一个基于弹性力学的新型串联模型，并结合实验评估系统的实验结果对它进行进一步的补偿．气动人工肌肉和气缸在模型和实验数据方面的比较结果表明，气缸模型虽然简单，但爬行现象严重；气动人工肌肉的模型复杂，却无爬行现象，为气动人工肌肉在工业中的应用提供了设计依据．     

气动人工肌肉关节驱动特性实验研究

针对气动人工肌肉柔软的物理特性，设计一种新型的气动人工肌肉实验台，该试验台采用气缸作为气动人工肌肉的负载，自动测量气动人工肌肉的参数；通过对实验数据进行拟合，建立简单实用的静态特性模型；对由一对人工肌肉组成的关节进行静态实验和阶跃实验，实验结果表明，气动人工肌肉关节线性度高，但响应速度低，存在滞环．     

气动人工肌肉驱动多自由度平台的非线性特性

以气动人工肌肉为驱动器，构造了一个新型的多自由度平台实验系统，基于对其运动特性的分析。建立了以微分方程表达的系统的非线性动力学模型，并进一步将其变换成状态空间的仿射非线性表达形式．通过数字仿真结果和实验结果的对比，证明了所建立的数学模型的正确性，并得到了该系统的一系列非线性特性．结果表明，气动人工肌肉驱动的多自由度平台具有很好的可控性及稳定性．     

气动人工肌肉系统控制性能的实验研究

采用变结构控制对单根气动人工肌肉系统进行了实验研究，分析了气动人工肌肉系统的控制特性。实验结果表明气动人工肌肉系统是强非线性、低刚度的控制系统。简单的变结构控制算法不能够实现单根气动人工肌肉较大范围和伸缩过程的控制要求。应根据控制需要，将变结构控制与智能控制方法相结合，以实现系统鲁棒性和高精度控制。为气动人工肌肉系统控制策略进一步的研究奠定了基础。     

基于PSO的气动人工肌肉驱动关节优化的研究

提出在气动人工肌肉驱动的关节系统中,存在一个最优关节设计,包括关节半径、肌肉附着点最优位置等,使得对同一系统输出转矩达到最优.通过分析气动人工肌肉静态特性模型,推导出关节静特性模型.改变气动人工肌肉的状态参数进行仿真,得到关节半径变化、肌肉附着点变化与关节输出转矩、收缩量之间的关系,并利用PSO计算出最优关节半径与肌肉附着点最优位置.此分析方法与结果对气动肌肉驱动的仿生手臂的结构设计起到有效的指导作用.     

关于PMA驱动的手指关节半径优化问题的研究

提出在气动人工肌肉驱动的关节系统中存在一个最优关节半径,使得对同一系统输出转矩达到最大. 通过分析气动人工肌肉静态特性模型,推导出关节静特性模型. 改变气动人工肌肉的结构参数或状态参数进行仿真,得到关节半径变化与关节输出转矩之间的关系,并计算出最优关节半径. 关节转角越大,最优关节半径越小;肌肉越长,最优关节半径越大,肌肉的直径对最优关节半径影响不明显. 该分析方法与结果对气动肌肉驱动的灵巧手的结构设计起到有效的指导作用.     

气动人工肌肉动静态性能模型分析研究

气动人工肌肉性能模型对气动关节运行的准确性和稳定性起到关键作用,该研究通过对气动人工肌肉的相关研究内容进行了整理和分析,总结了国内外相关机构的研究成果,根据气动人工肌肉的结构特点,分析了其静态特性模型和动态特性模型的建立方法,模型的建立有利于更好的建立精确运动的气动人工关节及消除残余振荡研究有指导作用.     

气动人工肌肉的动态驱动特性研究

针对由气动人工肌肉、高速开关阀和PLC控制器等组成的气动系统,分析了气动人工肌肉系统动态收缩量的数学模型,描述了收缩量随着工作频率和气压的变化关系,将收缩量理论模型与实验值的误差控制在4%以内,为气动人工肌肉的定位控制提供了理论基础.考虑到气动人工肌肉在动态过程中存在内部橡胶材料阻尼和空气流体阻尼,在现有的驱动力数学模型上添加了阻尼力项,建立了阻尼力与工作气压、工作频率和人工肌肉结构参数的数学模型,将气动人工肌肉动态驱动力的误差从16%下降到2.7%.通过理论仿真和实验验证,证明了所建立的动态收缩量数学模型和所改进的动态驱动力数学模型的正确性.     

气动人工肌肉驱动关节PID位置控制

气动人工肌肉是一种由气压驱动的收缩型气动执行器,由气动人工肌肉驱动的人工关节具有重量轻、柔顺性好等特点.由于人工肌肉存在着明显的非线性、滞环大等缺点,对其位置控制有一定的难度,必须采取适当的控制策略才能得到较高的控制精度.本文介绍了一种以人工肌肉驱动关节为控制对象的位置控制系统,通过PID控制算法实现位置闭环控制.实验结果验证了控制策略的有效性,为气动人工肌肉驱动关节的应用打下基础.     

基于分组数据处理神经网络气动人工肌肉迟滞特性

气动人工肌肉的动态特性中存在着非常复杂的迟滞现象.目前对其迟滞特性的研究很不充分,甚至对其输入空间都难以确定.为此,建立了单自由度气动人工肌肉实验平台,利用分组数据处理神经网络独特的自组织特性,运用数据挖掘技术探索气动人工肌肉迟滞特性的输入空间.将自适应模糊小脑模型神经网络引入滑模控制,基于已确定的输入空间,在每个采样周期逼近迟滞力不断变化的动态值,在线实时补偿迟滞力的影响.实验结果验证了输入空间选取的合理性和有效性.
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一种三自由度气动人工肌肉并联平台动态数学模型

针对一种气动人工肌肉（PAM）并联平台,采用新颖的PAM数学模型,推导出该并联平台的状态空间形式三自由度动态数学模型;以三自由度并联驱动位置跟踪实验采集的数据作为动态仿真模型的输入,进行了并联平台的动态性能仿真.仿真与实验结果对比,验证了所推导出的并联平台动态数学模型的合理性与有效性.     

基于单向气动驱动器的软体手变形机理

针对软体气动驱动器的变形机理,以气动驱动软体手为研究对象,开展了基于单向气动驱动器的软体手指弯曲和摆动机理的研究。设计了气动驱动软体手,其弯曲和摆动结构均由多个相互连通的气室和一个不可延伸层组成。当相邻气室因充气膨胀而相互挤压时,气室受到不可延伸层的约束,实现了弯曲和摆动变形。为进一步考察软体手的变形机理,对620#T超弹性硅橡胶材料的非线性力学特性进行了研究,测定了其材料常系数。基于Yeoh模型密度函数,结合空间力矩平衡方程,建立了驱动压强和曲率半径的理论模型,并开展了软体手指弯曲及摆动变形的仿真研究,结果证明了理论模型的正确性。研究结果可以为其他基于气动驱动的软体结构变形机理研究提供理论基础。     

气动AMT离合器执行机构的动力学仿真

为分析气动AMT离合器执行机构的动力学性能,在对执行机构系统进行深入分析和研究的前提下,推导并建立了单作用气缸、离合器操纵传动机构的动态数学模型. 通过Matlab/Simulink离线仿真分析了系统的动态特性. 建模过程中考虑了操纵机构的力、位移传递特性,并结合气压驱动的特点对气体运用了等熵模型分析,实车实验结果验证了仿真模型的准确性.      

半球形金属橡胶构件变刚度特性研究及建模

为满足特殊减振器极限低频减振需求,探索金属橡胶构件变刚度特性,设计并制备了一种半球形金属橡胶构件,利用空间结构变形使其具有变刚度特性,并对其进行准静态压缩实验,研究了相对密度对半球形金属橡胶构件力学性能的影响。基于Sherwood-Frost力学模型,结合半球形金属橡胶构件的特点,对其准静态力学模型的组成形式及各项表达式进行了讨论和确定,结合不同相对密度构件的准静态压缩数据,对方程的拟合值及试验值进行对比,结果表明所建立模型的预测结果与试验结果有较好的一致性,该力学模型可用于半球形金属橡胶构件力学性能的评估,为半球形金属橡胶在极限低频减振器中的应用奠定理论与试验基础。     

面向低场磁共振弹性成像的增压激励装置设计与分析

磁共振弹性成像的效果取决于能否产生一个能与系统序列同步,振幅大小可以传送到被测组织的剪切波。由于气动增压方法磁兼容性好,设计简单,成本较低,具有显著优势。提出一种新的气动增压式激励装置和方法,通过增大气管内压强,使机械波在气管内响应速度更快,减少能量损失。该方法克服了传统气动激励装置由于气体的可压缩性和延滞性,使得能量传递效率明显下降,到达人体组织内的机械波振幅变小,严重影响成像质量的缺点。实验结果表明,气动增压式激励下振动传递效率提升了86%,使得到达组织内的剪切波更加均匀,更加深入,衰减更小,弹性成像质量更高,大大提高了检测效率。     

振管式传感器的模态实验与仿真

从振管式传感器结构离散化入手,采用数学方法对其进行矩阵分析,并以矩阵形式给出振管的振动方程.然后通过对矩阵的求解分析,得到振动频率和主振型的矩阵表达式.再用Matlab工具建立连续线性杆元模型,进而求得其频率和振型.最后,通过模态实验验证实物模型与仿真模型的差异,将其结果与模型分析相联系,证明振管的数学模型是正确的.     

300MW汽轮发电机组负荷控制模型与仿真研究

汽轮发电机组的负荷控制特性，特别是它在甩负荷情况下的动态响应，是机组运行指导和科学研究中尤为引人关注的问题．为此，针对我国引进型３００ＭＷ汽轮发电机组数字电一液控制系统，建立其负荷控制的动态数学模型，在对此进行数字仿真研究的基础上，提出了这一系统在甩负荷状态下的动态响应特性和仿真结果的分析结论．     

肌腱生物反应器的开发与组织工程肌腱的构建

分析了骨骼肌和气动肌腱的力学特点,确定以能模拟肌肉运动的气动肌腱作为肌腱生物反应器的动力元件,并开发肌腱生物反应器的控制系统和测量系统的软硬件,设计细胞培养室及换液系统,形成了一套完整的肌腱生物反应器系统。采用鸡的趾深屈肌腱细胞构建组织工程肌腱。通过工程化肌腱的构建实验表明:整个肌腱生物反应器系统运行良好,并能成功培养组织工程肌腱达12周。     

三维编织复合材料威布尔概率分布数学模型

首先分析了三维编织工艺和预制件细观结构,对三维编织复合材料基本的单胞力学模型进行分析,然后运用三细胞模型,对圆形截面三维编织复合材料的工程弹性常数进行理论预测,最后通过数学推导,导出了三维编织复合材料剩余刚度和疲劳寿命的威布尔概率分布函数的表达式,并给出了上述两个分布函数中有关参数的确定方法,为进一步研究三维编织复合材料疲劳寿命试验和寿命预测提供一定的理论依据.