以C8051F310单片机为控制器的核心,制作了结构简单、输出力大、柔顺性好的手腕康复训练器。该康复器能根据患者的康复状况,任意设置动作的速度和强度。文中阐述了该康复器的总体方案设计、工作原理、气动人工肌肉的制作和控制系统的构成。

下肢外骨骼作为一种助力设备,自问世以来一直备受关注。外骨骼的应用不仅有利于解决老龄化人口行动不便的问题,对健康人群而言,也能依靠外骨骼的助力作用减少劳动消耗,减轻劳动负担。设计了基于气动人工肌肉的柔性下肢外骨骼,提升外骨骼助力行为的自适应性与助力效率,减轻外骨骼整体质量,提高穿戴舒适性。实测行走试验分析表明,研制的柔性下肢外骨骼助力效果明确,相比于电机驱动、液压驱动方式,外骨骼的穿戴舒适性显著提升。

以辅助患者完成腕关节背伸/屈曲以及内收/外展康复训练为核心目的,设计并组装了弯曲气动肌肉驱动手腕康复装置,完成了柔性驱动器设计及建模、外骨骼康复手套设计、控制系统设计以及安全性设计。详细阐述了弯曲收缩气动人工肌肉构造、主要制作流程,测试其运动学特性以及输出力特性,并采用解析法对弯曲收缩气动人工肌肉进行运动学建模,为弯曲收缩气动人工肌肉的精准控制奠定基础。设计并实现手腕康复装置,进行模拟康复训练,结果表明角度误差在10%以内,装置能够有效驱动手腕进行康复训练。

由于社会老龄化和城市化的加速,不健康的生活方式普遍存在,脑血管疾病的风险因素普遍暴露出来。脑血管疾病常伴有身体运动障碍,给人类生活带来极大不便。因此,行走能力的恢复是病人康复的主要目标。传统的康复物理治疗是人工或简单的医疗设备进行的,远远不能满足病人的需要。使用康复机器人可以有效地弥补传统治疗方法的缺点和不足,并提供显著的优势。其中,下肢康复机器人已逐渐成为当前的研究热点。目前的下肢康复机器人是为整条腿设计的,它们可以通过穿戴的方式完成整条腿的康复训练。近年来,行走辅助机器人已被引入到先进的康复设施中,以提高患者的康复效率,恢复患者的行走功能。专家治疗师可以将这种设备应用于不同的患者,然而患者的康复效果以及恢复情况主要依赖于治疗师的专业知识。气动人工肌肉高功率重量比和与肌...

针对基于高速开关阀的气动人工肌肉位置伺服控制系统的非线性与时变性,设计了基于气动人工肌肉实验模型的PID反馈控制器,实现气动人工肌肉的高精度运动轨迹跟踪控制。首先,通过实验建模得到气动人工肌肉静态特性的实验模型,然后基于理想气体多变方程,建立可有效描述气动人工肌肉动态特性的数学模型,利用Sanville流量公式建立流经高速开关阀阀口的气体流量方程,并采用脉冲信号调制法生成PWM信号,进而控制高速开关阀占空比。在此基础上,借助PID反馈控制器建立气动人工肌肉气压与轨迹跟踪的控制模型,并采用Simulink对所提出的气压和轨迹跟踪控制方法进行数值仿真。结果表明,所建立的控制模型能够精确地跟踪期望气压和运动轨迹,从而验证了控制模型和控制方案的精确性和可行性,为实现气动人工肌肉高精度轨迹跟踪控制提供了有效手段。

此产品为一种能传输高粘度流体的新型蠕动泵,由机械、电气控制部分组成。机械设计部分以乳胶管为基材制作气动人工肌肉并用金属连接件衔接,借助氧焊将连接部分密封,通过对其的顺序控制实现运输流质的功能;电气控制部分在控制回路中加入调压阀、减压阀及储气罐以保证稳定气压的供应,同时加入换向阀,用继电器集成模板实现对各阀体的通断控制,信息采集板与上位机连接,利用VB程序进行分节控制。该装置运输效率高,节约能量。

鉴于气动人工肌肉固有的结构特点导致其在运动过程中产生迟滞和蠕变等非线性现象,给其精确控制带来了极大的困难,而现有的气动人工肌肉的迟滞理论建模和控制策略尚存在诸多缺陷,阐述了气动人工肌肉运动过程中产生的一系列非线性现象及其原因,从气动人工肌肉静/动态特性建模、迟滞特性建模及控制策略等方面综述和分析其现有研究进展与成果。根据气动人工肌肉结构、迟滞建模和控制策略的发展趋势,给出了气动人工肌肉需要深入研究的方向和解决这些关键问题的途径。

介绍了一种新型的气动执行机构——气动人工肌肉,完成了基于单片机控制的气动人工肌肉位置控制系统,建立了数学模型,控制方法结合了神经网络与PID方法,PID的程序由单片机实现,神经网络的程序基于C＋＋编写,由Qt平台实现并完成良好的人机交互界面,实现了人工智能控制。

该文设计了气动人工肌肉驱动特性实验台的计算机辅助测试系统.此实验系统可以对气动人工肌肉的内部气压、张力及其收缩量进行精确的测量与控制,实验表明此实验台操作简单,实验数据准确.利用该实验台,进行了气动人工肌肉驱动特性的实验,分析了人工肌肉3个参数间的关系.

基于对气动人工肌肉静态特性的分析,提出了将气动人工肌肉视为变截面积气缸的新的分析方法,运用该方法推导出了气动人工肌肉的动力学数学模型,并对气动人工肌肉的充放气过程进行了计算机仿真分析.该分析方法简单方便,为气动人工肌肉的深入分析和实现高精度控制建立了基础.