目前的仿生机器人多以刚性材料为主,灵活度不高且与人交互不安全。针对这一问题,设计了一款气动软体机器人,采用蜂巢六边形腔室制作了软体机器人的腿部结构和相应气动网格驱动器,通过对其充气能够实现软体腿的伸长、弯曲等运动。对气动蜂巢软体腿的迟滞特性进行分析,首先建立了Prandtl-Ishlinskii(PI)模型,但由于其对称性造成了建模的不准确性;通过改进PI模型的包络函数,得到了可用于描述非对称性迟滞现象的MPI模型,并采用MPI模型对气动蜂巢软体腿的迟滞现象进行前馈补偿,经过补偿后,跟踪误差减小,有效的消除了大部分迟滞效应。

针对气动肌肉驱动的四连杆肘关节输入气压与输出角度间的迟滞进行分析。建立肘关节迟滞的 Prandtl Ishlinskii(PI)模型,采用Levenberg-Marquardt方法辨识模型参数;选择改进Play算子合适的包络函数,设计一种可描述非对称迟滞现象的改进PI(Modified PI, MPI)模型,相较于传统PI模型(Classical-PI, CPI),MPI模型对非对称迟滞曲线拟合度更高。基于MPI模型,设计前馈积分逆补偿器,并与PID组成积分逆补偿控制器(MPI-I-I-PID);完成了MPI-I-I-PID、PID与基于CPI模型的积分逆补偿PID控制器(CPI-I-I-PID)的位置控制仿真。仿真结果表明,MPI-I-I-PID可以减小跟踪误差,提高跟踪精度。在不同负载下进行了控制实验,实验结果表明,随着负载增加,补偿效果减弱,为此在补偿器中加入分段PID,MPI-I-I-pPID可减小抖动幅度,降低肘关节跟踪误差,提高位置控制精度和稳定性,验证了迟滞补偿器的有效性。