末端执行器作为机器人与环境相互作用的最后执行部件,对机器人智能化水平和作业水平的提高具有十分重要的作用。机器人末端执行器的研发一直受到了人们的极大重视。 气动人工肌肉作为一种新型的气动执行器(或驱动器),由于可以直接驱动、结构简单、动作灵活、易于控制、功率/重量比大等特点,国内外众多学者对其进行了大量的研究工作,在机器人领域的研究和应用有了较大的进展,并取得了初步的成效。本论文研究一种新的气动人工肌肉——气动柔性驱动器(FPA),并在此基础上研制适合于多指灵巧手设计的各种气动柔性关节即气动柔性弯曲关节、气动柔性球关节和气动柔性扭转关节以及气动柔性手指。论文在系统地综述了国内外机器人多指灵巧手及相关技术发展的基础上,完成了以下的系列研究工作。 首先,论文分析和对比了国内外研究的几种典型气动人工肌肉执行器,指出了它们各自的优点和不足。在此基础上提出了新型气动柔性驱动器,并以此为基础研制出了可用于模拟人体关节运动的气动柔性弯曲关节、气动柔性扭转关节以及气动柔性球关节。 接着,论文对基于FPA的气动柔性弯曲关节及其控制技术进行了研究。在分析弯曲关节变形的基础上,建立了其静态模型和动态模型;分别采用PID算法、模糊控制算法和神经PID控制算法对弯曲关节进行实验研究;理论分析和实验结果表明经典PID控制算法响应速度快、精度相对较低,在对响应时间没有苛刻要求的情况下,可以采用模糊控制、神经网络等智能控制技术,以进一步提高控制精度。 此外,论文对基于FPA的气动柔性球关节及其控制技术进行了研究。建立了该关节的静态模型和动态模型。利用霍尔元件设计了霍尔传感器,用于球关节位姿测控系统设计。并采用PID控制、模糊控制