气动肌肉的理论模型是其控制器设计的基础。为了得到较完整的气动肌肉的理论模型,作者在Chou理想模型的基础上,综合考虑影响气动肌肉特性的主要因素,推导了气动肌肉收缩力-位移-气压三者之间的解析表达式,建立了相对简单而又较为完整的气动肌肉的改进静态数学模型。在此基础上,利用神经网络控制器的自适应与鲁棒性等优点,设计了一种针对气动肌肉驱动关节的神经网络PID串级控制器,该串级控制器采用内环气压控制器与外环位置控制器分别对气压与位置进行闭环控制,实验结果验证了该控制器的有效性。

设计了一个由气动肌肉驱动的仿人臂,该臂具有4个自由度,肩部采用虎克铰形式.其具有重量轻、控制容易及柔顺性好等优点.初步试验表明,该仿人臂能够基本实现人类关节的柔顺运动.

该文以气动肌肉为驱动器，设计了一个六自由度的仿人机械手，实现机械手的红外遥感控制，搭建机械手的实验平台，提出气动肌肉输出位移与关节转动角度的关系，得到气动肌肉仿人机械手关节的实测运动曲线，并与机械手关节运动的理论曲线进行对比分析。实验表明，该仿人机械手在气动肌肉输出位移小于41mm时能较好实现人肘关节和腕关节的柔顺运动。

将气动肌肉和气缸在工作原理、使用方式与驱动特性等方面进行了对比研究，分析表明气动肌肉在柔顺性、动态特性和应用灵活性等方面相比气缸都具有一定的优势，因此更适用于一些特殊的应用场合，为气动肌肉的应用提供了经验和借鉴。

为了有效减少冲击载荷对船舶、航天等工程领域高精仪器产生的影响,提出了一种基于并联气动肌肉的变刚度隔冲系统.首先建立了气动肌肉数学模型,并在此基础上,通过对系统的动力学和运动学分析,建立了隔冲系统的动力学模型,搭建了隔冲实验平台,并进行实验数据的采集与分析.实验结果表明：基于并联气动肌肉的变刚度隔冲系统能够有效减小冲击载荷作用下的加速度传递率,为该隔冲系统的深入研究和应用奠定了良好的基础.

为了解决仪器仪表等高精密设备的防微振和抗冲击问题,基于气动肌肉搭建了隔振实验系统,对其主被动控制进行研究。建立了隔振系统的动力学模型,在此基础之上分别采用被动和PID控制算法进行了实验。通过对比试验结果表明该隔振系统在宽频段内有较好的隔振效果,在低频段内效果尤为显著,该研究为气动肌肉在隔振系统中的进一步控制奠定了基础。

患有腰椎间盘突出或是腰部受伤的人群负载能力下降,介绍了一种新型气动肌肉助力背心帮助患者实现承力。设计了气动助力背心的整体方案,将充气伸长的气动肌肉及其辅件两端分别作用在胯部和腋下,从而降低腰部的压力。研制了一种径向尺寸小、具备柔顺性和有一定径向刚度的波纹内衬式滑管气动肌肉作为助力背心的支撑单元,并测试了气动肌肉的等长特性。通过理论计算了气动助力背心的承载能力。试验表明,助力背心工作在0.2 MPa时,能实现120 N的支撑力。

针对气动肌肉非对称迟滞现象，采用改进Jiles-Atherton（J-A）模型来对其进行描述，并利用自适应权重粒子群来对模型所需参数进行辨识；通过与实验数据进行对比，对所建模型精度进行验证。基于所建迟滞模型，进而提出一种积分逆迟滞补偿器，通过将其引入到PID控制系统中，实现对气动肌肉的迟滞补偿控制。仿真结果表明，引入迟滞补偿器后显著提高了对气动肌肉的控制精度，验证了所提迟滞补偿器的有效性。