三自由度仿生肩關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)建模與仿真控制分析

根據(jù)人體肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)特性，提出了一種由氣動(dòng)人工肌肉（PMAs)驅(qū)動(dòng)的解藕型并聯(lián)肩關(guān)節(jié)。應(yīng)用螺旋理論對(duì)三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了自由度分析。基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)反解易求特性，建立了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并利用拉格朗日建立了機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型。通過(guò)仿真控制試驗(yàn)，使用計(jì)算力矩法能較好控制三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)模型的正確性。

  氣動(dòng)人工肌肉（PMA）是一種驅(qū)動(dòng)器，相比于其他驅(qū)動(dòng)器，PMA體積小、輸出力/質(zhì)量比大，類(lèi)似于人體肌肉，已經(jīng)被的應(yīng)用于仿生領(lǐng)域，并取得好多的成果。相比較于串聯(lián)機(jī)構(gòu)而言，并聯(lián)機(jī)構(gòu)承載力強(qiáng)，累計(jì)誤差小以及剛度大，并且它的反解易求，便于實(shí)時(shí)控制。并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究理論基本是沿用串聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的理論。迄今為止，已有牛頓-歐拉、拉格朗日以及凱恩等經(jīng)典動(dòng)力學(xué)方程應(yīng)用到并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究中。