伸长型气动人工肌肉轴向力学特性分析.pdfVIP

学兔兔 字木交；赢 理论，研发，设计，制造 伸长型气动人工肌肉轴向力学特性分析 张贵兰， 耿德旭， 刘晓敏。 张金涛 (北华大学，吉林省 吉林 132021) Axial Mechanics Features Analysis of Pneumatic Elongation Artificial Muscle ZHANG Gui-lan， GENG De—xu。 LIU Xiao-min， ZHANG Jin-tao (Beihua University．Jilin 1 3202 l。China) Abstract：The structure of pneumatic elongation artificial muscle is introduced．Axial mechanics features of elongation artificial muscle is analyzed．The axial deformation mechanics model iS established．The credibility of the model through the experiment iS verified． Key words：artificial muscle；axial elongation；mechanics features 1 引 言 向束缚，人工肌肉轴向伸长；泄压后，人工肌肉依靠自身 气动人工肌肉(PAM)即气动柔性驱动器在工业机器 的收缩力，恢复到原长状态。对外做功依靠内部气压产生 人、农业采摘机器人、仿生机器人等领域有广泛应用。国 的推力。研究人工肌肉工作过程中的轴向力学特性，需研 外对于人工肌肉的研究从 1950年代开始，目前已经发明 究在无外力输出条件下的伸长特性和有力输出时的输m 了McKibben型PMA(Pneumatic Muscle Actuator)和英国 力与伸长量的关系。 Shadow公司生产的 Air Muscle以及德国Festo公司的 3 无输出力伸长模型 Fluidic Muscle等产品[1-2 L。这几种人_丁肌肉模仿生物肌肉 人工肌肉伸长过程中，外圈弹簧和内圈橡胶管同时 的运动方式，均为径向膨胀型。国内对于人工肌肉的研究 伸长，且变形均匀。变形后弹簧内径变化微小，计算过程 还处于实验室阶段。本文介绍一种轴向伸长型气动人工 中可以认为内径不变_3J。由于人工肌肉充气后轴向伸长， 肌肉。此种人工肌肉径向受到束缚，_T作过程中轴向伸 而橡胶管和弹簧紧密贴合，橡胶管的外径和弹簧的内径 长。整体具有大变形、非线性的特点。 尺寸相同，而弹簧内径尺寸不变，所以将橡胶管的外径看 2 伸长型人工肌肉结构与原理 作不变。由于橡胶是各向同性不可压缩的超弹性体 ，变 伸长型人工 形过