分析气动人工肌肉的发展趋势与研究现状

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1、学兔兔www.xuetutu.com第45卷第10期机械工程学报Vl01．45NO．1O2009年10月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING0ct．20O9DoI：1O．3901／JME．2009．1O．075气动人工肌肉的发展趋势与研究现状陶国良谢建蔚周洪2f1．浙江大学流体传动及控制国家重点实验室杭州310027；2．费斯托(中国)有限公司上海201206)摘要：回顾了气动人工肌肉的发展历史，总结了国内外主要研究机构的研究近况，概述了在基本特性及建模、结构优化和控制策略等方面的研究工作。研究结果表明：气动人工肌

2、肉可以从等效做功、弹性力学等多种角度建模，通过多种结构优化改进了其性能，针对气动人工肌肉系统的不同特性9采取相应的控制策略，如鲁棒设计、自适应控制、智能控制等。从目前的发展趋势来看，气动人工肌肉的工作机理分析和高精度控制短期内难以突破，相对而言新型结构设计及应用将得到迅速发展，可以预见在仿生、理疗、虚拟现实等诸多领域有着广阔的应用前景。关键词：气动系统气动人工肌肉研究现状发展趋势中图分类号：TP271ResearchAchievementsandDevelopmentTrendsofPneumaticArtificialMusclesTA

3、OGuoliangXIEJianweiZHOUHong(1．TheStateKeyLabofFluidPowerTransmissionandControl，ZhejiangUniversity,Hangzhou310027；2．Festo(China)Ltd．，Shanghai201206)Abstract：Thepneumaticartificialmuscle(PAM)’Sdevelopmenthistoryandrecentresearchachievementsofmaindomesticandoverseasorganizat

4、ionsarereviewed．Researchworkinbasiccharacteristicsandmodeling，structureoptimizationandcontrolstrategyaresummarized．TheresultsindicatethatPAMcanbemodeledfromseveralaspectssuchastheequivalentworkandelasticitytheory；itsperformanceisimprovedthroughvariousstructureoptimization

5、s；differentcontrolstrategiessuchasrobustdesign，adaptivecontrol，andintelligentcontrolareadoptedaccordingtodiferentPAMsystemcharacteristics．Judgingfromthecurrentdevelopmenttrend，thePAM’Sworkingmechanismanalysisandhighaccuracycontrolaredificulttohaveabreakthroughinshortterm．

6、Comparatively，thenewstructuraldesignandapplicationworkwillgrowrapidly．Abroadapplicationcallbeexpectedinthefieldsofbionics，physicaltherapy，virtualrealityandSOon．Keywords：PneumaticsystemPneumaticartificialmuscleResearchachievementDevelopmenttrend正成为气动及机器人研究领域一个新的热点。0前言本文对气动

7、人工肌肉的相关研究内容进行了系统整理和分析，介绍了气动人工肌肉的发展历程，随着气动技术的不断发展，新型气动元件及应用总结了国内外相关机构的研究近况，并分别描述了不断涌现，气动人工肌~(Pneumatieartificialmuscle，在基本特性及建模、结构和性能优化、控制策略等PAM)就是典型的代表之一，除具有气压传动技术不同方向的研究现状，介绍了典型的应用实例，在所具有的低成本、清洁、安装简便等优点之外，还此基础之上，对未来的发展方向作了一些展望。具有高功率／质量比、自然柔顺性、与生物肌肉类似的力学特性等优点，受到越来越多研究者的关注

8、，1气动人工肌肉的发展历程早在1900年，“机构学之父”REULEAUX[】20081012收到初稿，20090523收到修改稿学兔兔www.xuetutu.com76机械工程学报第45卷第1