【技术实现步骤摘要】
气动肌肉柔性机械臂的仿真方法
[0001]本专利技术涉及工业机器人
，尤其是涉及一种响应速度快
、
控制效果好的气动肌肉柔性机械臂的仿真方法
。
技术介绍
[0002]气动肌肉是一种模拟生物肌肉的仿生学产物，其由外部提供的压缩空气驱动完成伸缩运动，具有低成本
、
结构简单
、
安装简便
、
高功率
/
质量比
、
柔顺性好等优点，但因其非线性
、
耦合性与迟滞性严重，传统的刚性机械臂的控制方法并不适用
。
技术实现思路
[0003]本专利技术的专利技术目的是为了解决现有的气动肌肉非线性
、
耦合性与迟滞性严重的不足，提供了一种响应速度快
、
控制效果好的气动肌肉柔性机械臂的仿真方法
。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种气动肌肉柔性机械臂的仿真方法，包括如下步骤：
[000...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种气动肌肉柔性机械臂的仿真方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1，电脑中存储有
ADAMS/View
和
MATLAB
软件，工作人员在
ADAMS/View
中建立气动肌肉柔性机械臂的仿真模型，仿真模型包括底座
、
躯干
、
肩
、
手臂
、
手腕和机械手；底座和躯干通过固定副和第一转动副连接，躯干和肩
、
肩和手臂
、
手臂和手腕
、
手腕和机械手之间分别通过第二转动副
、
第三转动副
、
第四转动副和第五转动副连接；将第一转动副
、
第二转动副
、
第三转动副
、
第四转动副和第五转动副的力矩分别作为
MATLAB
的输入状态变量
in_t_1、in_t_2、in_t_3、in_t_4
和
in_t_5
；将第一转动副
、
第二转动副
、
第三转动副
、
第四转动副和第五转动副的关节角位置分别作为
MATLAB
的输出状态变量
out_q_1、out_q_2、out_q_3、out_q_4
和
out_q_5
；步骤2，工作人员在
MATLAB
的
Simulink
模块中设置气动肌肉柔性机械臂的关节控制器，关节控制器包括机械臂关节角度
PID
控制器
、
机械臂关节角度比例微分控制器和基于模糊理论的机械臂关节角度
PID
控制器；步骤3，工作人员利用在
MATLAB
中的
Simulink
模块进行气动肌肉柔性机械臂关节控制器的仿真，仿真包括机械臂关节角度传统
PID
控制器
Simulink
仿真
、
机械臂关节角度比例微分控制器
Simulink
仿真和基于模糊理论的机械臂关节角度
PID
控制器
Simulink
仿真；电脑记录仿真过程中各个转动副的超调量
、
调节时间和静态误差；步骤4，电脑利用超调量
、
调节时间和静态误差，画出与机械臂关节角度
PID
控制器
、
机械臂关节角度比例微分控制器和基于模糊理论的机械臂关节角度
PID
控制器对应的各个转动副的控制曲线，对机械臂关节角度
PID
控制器
、
机械臂关节角度比例微分控制器和基于模糊理论的机械臂关节角度
PID
控制器下的每个转动副的超调量
、
调节时间和静态误差进行比较，选定每个转动副的控制器
。2.
根据权利要求1所述的气动肌肉柔性机械臂的仿真方法，其特征是，步骤2包括如下步骤：设定输入控制器的偏差信号
e(t)
：
e(t)
＝
r(t)
‑
c(t)
其中，
r(t)
为控制器的输入期望信号，
c(t)
为控制器的实际输出信号；设定机械臂关节角度
PID
控制器的控制律
u1(t)
为：其中，
K
p
、K
i
和
K
d
分别为比例系数
、
积分系数和微分系数；设定机械臂关节角度比例微分控制器的控制律
u2(t)
为：设定基于模糊理论的机械臂关节角度
PID
控制器的控制律
u3(t)
为：其中，
Δ
K
p
、
Δ
K
i
和
Δ
K
d
分别为经基于模糊理论的机械臂关节角度
PID
控制器计算后，输出的比例系数
、
积分系数和微分系数的调整量
。
3.
根据权利要求1所述的气动肌肉柔性机械臂的仿真方法，其特征是，所述机械臂关节角度传统
PID
控制器
Simulink
仿真包括如下步骤：利用
Simulink
中的
Constant
模块设定每个转动副的
r(t)
，利用
Simulink
中的
Sum
模块计算
r(t)
与
c(t)
的差值，得到
e(t)
；使用
Simulink
中的
Integrator
模块和
Derivative
模块分别对
e(t)
进行积分和微分，得到
e(t)
的积分信号和
e(t)
的微分信号；使用
Simulink
中的
Function
模块设定传统<...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭雯，王丽娜，张翔，祖洪飞，
申请(专利权)人：浙江谱麦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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