介電型EAP驅(qū)動機械手的研究.pdf

1、介電型EAP（Electro-active Polymer）作為一種新興的智能材料，性能類似于自然肌肉，具有高能量密度、響應(yīng)速度較快、變形大、環(huán)境適應(yīng)性強等優(yōu)點，在康復(fù)訓(xùn)練、力反饋等機器人技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　在對介電型EAP變形原理及驅(qū)動器工作過程分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計并制作了圓柱形介電型EAP驅(qū)動器。設(shè)計、實現(xiàn)了EAP膜雙向拉伸平臺以及用于圓柱形驅(qū)動器制作的半自動卷繞裝置，提高了驅(qū)動器制作質(zhì)量與效率。
　　基于生

2、物關(guān)節(jié)主動肌—對抗肌工作原理，設(shè)計了介電型EAP驅(qū)動的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。對介電型EAP進行了有限元仿真，根據(jù)仿真結(jié)果確定驅(qū)動器的參數(shù)組合。對轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的輸出轉(zhuǎn)角、負載特性以及堵轉(zhuǎn)力矩進行試驗測試，關(guān)節(jié)最大輸出轉(zhuǎn)角約為10.5°，堵轉(zhuǎn)力矩為18.33mN·m。
　　根據(jù)彈性大變形理論建立驅(qū)動器EAP膜的機電耦合模型，通過微分方程組求解可獲得關(guān)節(jié)輸入電壓與輸出角度的關(guān)系，但計算耗時。將CMAC(Cerebellar model articula

3、tion controller)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PD控制器相結(jié)合實現(xiàn)關(guān)節(jié)輸出角度與輸入電壓之間的非線性映射，避免了復(fù)雜計算過程。對階躍與正弦參考信號進行跟蹤試驗，針對跟蹤過程的響應(yīng)時間與誤差進行分析。
　　結(jié)合轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)工作原理，設(shè)計實現(xiàn)了一種介電型EAP驅(qū)動的二自由度轉(zhuǎn)動機械手。根據(jù)機械手的工作要求，完成控制電路的構(gòu)建及控制程序的編寫，實現(xiàn)對機械手動作的控制與狀態(tài)監(jiān)測，對機械手末端進行圓軌跡跟蹤控制。通過試驗測量得到驅(qū)動器在不同長度、不