1、中文 4170 字 Zhu X. Adaptive robust posture control of a pneumatic muscles driven parallel manipulatorC/ Mechatronic Systems. 2006:764-769. 外 文 翻 译 ADAPTIVE ROBUST POSTURE CONTROL OF A PNEUMATIC MUSCLES DRIVEN PARALLEL MANIPULATOR 气动肌肉驱动并联机器人的自适应性鲁棒姿态控制 系 别： 机械与汽车工程系 专业名 称 ： 机械设计制造及其自动化 学生姓 名： 学 号： 指导教
2、师姓名、职称 ： 完成日期 年 月 日 1 气动肌肉驱动并联机器人的自适应性鲁棒姿态控制 Xiaocong Zhu Guoliang Tao Jian Cao 摘要 部分气动机器人由于无法实现摆动关节的自由定位，所以不能进行灵巧、柔顺的抓取操作，从而限制了它在工业领域的广泛应用。气动肌肉驱动的机器人手臂可以像人类手臂一样进行灵巧，柔顺的抓取操作 ,但是气动肌肉驱动 的并联机械臂的动态模型必然存在严重的参数不确定性，基于不连续的自适应鲁棒控制，对该系统的非线性参数 (如气动肌肉的摩擦力和外部干扰 )采取有效的控制，以实现显着的姿态轨迹控制。此次实验结果验证了所提出的自适应鲁棒控制器控制的有效性。
3、 关键词：气动肌肉、并联机器人、自适应鲁棒控制 1介绍 气动肌肉是一种类似人类肌肉的新型的柔性机构，它是由橡胶管和交叉编织护套材料组成。其基本工作原理如下：当橡胶管充气，交叉编织护套横向扩张，导致轴向压缩力与气动肌肉的终 点位置的变化。因此，其沿轴线方向的气动肌肉的位置和力的控制，可以通过调节其橡胶管的内部压力实现。气动肌肉驱动的并联机器人（ PM BY PM）包括三个气动肌肉连接的并联机器人动臂的基础平台，如图 1 所示。控制三个气动肌肉的长度，通过旋转运动的三自由度并联机器人可以实现。这样的并联机器人结合可调刚度和高功率 /体积比（气动肌肉并联机构的结构紧凑），可有广泛的应用，如工业自动化
4、和仿生装置。 图 1气动肌肉驱动并联机械手的结构 气动肌肉动力学模型存在严重的非线性变动参数，包括各种摩擦，迟滞和温度收缩力，这些因素使得气 动肌肉的精确位置不能得到控制，这在过去的几年中已经获得了极大的关注。虽然已完成大量对气动肌肉的控制研究，但他们大多都不考虑气动肌肉的压力，动力学，橡胶的管内的压力和流量之间的动态关系。没有考虑压力动力学主要处理单位或拮抗肌肉致动器的控制器设计的研究较少。这项研究需要精确的系统模型和扰动动态下的匹配条件。在本文中，考虑了并联机器人的气动肌肉示于图驱动的姿态控制，其中每个气2 动肌肉是由两个快速切换阀控制。这样的系统不仅能控制一切与气动肌肉有关的状态，也是耦
5、合的多输入多输出（ MIMO）增加难度的并联机器人动力学系统 。自适应鲁棒控制方法应用于减少集中未知不确定非线性和参数不确定性，很大程度上在使用一定的鲁棒反馈控制补偿模型不确定性的影响。所提出的控制器设计明确考虑到交流计数的压力动态的影响。因此，高跟踪性能的实践验证了所获得的实验结果。 2动态模型 对并联机器人的几何结构如图 1 所示，它由一个移动平台，基础平台，中心杆和三个气动肌肉组成。气动肌肉与移动平台和基础平台，由球形关节连接，这是均匀分布在各自的平台上的一个圆圈。中心柱刚性固定于基座平台，由一个球头连接到移动平台。并联机器人的姿态是通过三个独立的角度定义。滚动角 度 X绕 X 轴， Y
6、俯仰角和偏航角 Z绕 Z 轴，双速切换阀是用来调节每个气动肌肉的压力的，而这种组合的组件被称为随后的驱动单元。假设移动平台的惯性矩阵是 I（），机械手平行矢量角速度矢量的变换矩阵是G（）、球形接头粘性摩擦系数矩阵为 C S = diag（ C S1， S2 S3 T C， C），一阶偏微微分运动影响系数矩阵 J（），三个驱动单元的等效质量矩阵 M，在任务空间的扰动 D P（ t）和肌肉力量的载体 F M = F M1， FM2， FM3 T，这将在下一次节交代。然后运动平台的动力学模型为 每个驱动单元的 i，肌肉力量可以被描述为 在 i= Xmi /L0， Xm是压缩、气动肌肉， Fr 是橡胶弹性力的补偿， P 是气动肌肉的压力， a ,b 是气动肌肉的结构有关的常数， k 是一个滑动效果的因素， F 建模误差。空气流经阀门的一个快速切换阀的质量流量占空比
