气动侧摆关节的动态特性

• 作者: 张立彬 杨庆华 王志恒 钱少明 鲍官军
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 机器人 动力学模型 试验 侧摆关节 气动柔性驱动器FPA 机器人多指灵巧手
• 年，卷（期）: 2012,（7）
• 所属期刊栏目: 农业装备工程与机械化
• 页码范围: 19-26
• 分类号: TP242
• 字数: 5495字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2012.07.004

摘要

针对目前气动关节存在的缺点,提出了采用气动柔性驱动器(flexible pneumatic actuator,FPA)直接驱动,模拟人手指侧摆运动的侧摆关节.介绍了侧摆关节的工作原理.根据热力学第一定律,结合关节的动力学方程,推导建立了关节的转角及输出力矩的动态模型,并进行了仿真分析研究了关节的动态特性；试验研究了侧摆关节的动态特性,分析了关节转角及输出力矩的实际动态响应较慢原因；采用了串联双闭环控制方法,对关节的转角及输出力矩进行了控制研究,结果表明:期望角度为15°时,关节转角闭环动态响应时间约为0.3 s,稳态相对偏差小于0.65％；期望输出力矩为188 N·mm时,闭环输出力矩动态响应约为0.3 s,稳态相对偏差小于1.5％.侧摆关节可控性高,可满足多指灵巧手关节设计要求.