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气动肌肉仿生关节建模与机构优化设计仿真
  • ISSN号:1006-9348
  • 期刊名称:计算机仿真
  • 时间:0
  • 页码:184-189
  • 分类:TP242[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] TP391.9[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]中国计量学院,浙江杭州310018, [2]浙江大学,浙江杭州310007
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金(50905170);浙江省自然科学基金(Y1090042);国家质检公益科技计划项目(2010QK405)
  • 相关项目:缓冲规划与机器人多点主动碰撞机理及人工肌肉实现
中文摘要:

关于机器人关节动态设计优化问题,机器人关节机构应随仿生特性要求而变化。建立了拮抗安装气动肌肉驱动的关节模型,通过齐次坐标变换建立了气动肌肉伸缩量与关节转角之间的精确模型。提出了4个约束条件,定义了关节有效摆动角度。为分析不对称和不等高机构对转动角度、速度及加速和控制精度的影响,利用MATLAB编程进行了3组参数下的摆动仿真,对比了关节轨迹曲线,并分析了各约束条件的强弱。针对人手臂关节,优化设计了仿生肩和肘关节。与传统方案对比表明,优化设计的仿生肘关节转角范围更广;肩关节加速性能更好;仿生关节性能特性更接近人类上肢体运动特点。

英文摘要:

This paper pointed out that bionic joint mechanism should be altered to meet different needs. It also established the model of pneumatic muscle - based antagonistic actuation. According to the model, this paper obtained the relationship between the joint rotating angle and the contraction accurately, and defined the effective rotating angle of the bionic joint. This paper paid attention to the constraint conditions in the process of turning the bionic joint, and comparedthe strengths of these conditions. The author analyzed the affection of unsymmetrical mechanism with different heights on maximal and minimal angles, velocity, acceleration and control precision by the simulation of 3 groups of parameters using MATLAB. Bionic shoulder and elbow joints were optimally designed. The simulation results show that, compared with traditional scheme, the comer of bionic elbow joint designed in this paper is boarder, accelerating performance of the shoulder is better, and its characteristics are more close to the swing of human body joint.

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期刊信息
  • 《计算机仿真》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国航天科技科工集团公司
  • 主办单位:中国航天科工集团公司第十七研究所
  • 主编:吴连伟
  • 地址:北京市海淀区阜成路14号
  • 邮编:100048
  • 邮箱:jsjfz@compusimu;kwcoltd@public.bta.net.cn
  • 电话:010-59475138
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-9348
  • 国内统一刊号:ISSN:11-3724/TP
  • 邮发代号:82-773
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:38378