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气动人工肌肉特性的约束影响的实验研究臧哈,马艳机电工程学院东北林业大学哈尔滨,中国KJZANG163COM孙宁,李秀晨,张兰机械工程学院佳木斯大学佳木斯,中国摘要气动人工肌肉(PAM)是一种新的气动执行器。大量的工作已经完成了的原则,理论,实验建模及应用气动人工肌肉。研究人员发现,PAMS具有非线性特性。对发布的基地非线性特性的相关文献,弹性,摩擦橡胶和编织和约束环之间。前者两个方面已发表的论文主要研究。然而,研究局限于端气动人工肌肉仍然是罕见的影响。本研究建立的PAM的静态特性实验系统,和PAM多约束特性进行了测试。通过对实验结果的分析,得出了影响约束的工作气动人工肌肉的工作特征。关键词气动人工肌肉(PAM),约束,静态特性,实验研究引言气动人工肌肉是一种新型的气有清洁,重量轻的致动器,低成本,维修方便,结构紧凑,高功率/体积比。出于这个原因,它们被广泛关注通过理论研究和工应用。气动肌肉的发明在20世纪50年代以提供驱动程序假肢和康复机械。然而对于实际问题,如气动功率存储,当时的可用性和质量差的阀门技术,气动人肌肉没有得到开发和应用。在1988年,日本式的工程师提出了制造普利司通更大的版本重新设计的气动人工肌肉称为人工肌肉为了使机动化虽然软而强大的器人手臂。他们被称为软武器和进行商业化的服务它也被研究了机器人。人工肌肉,这是简单的设计,是由橡胶内胎覆盖与外壳编织根据螺旋编织。肌肉由两端封闭一个是空气的输入和其他正力附着点。编织纤维由螺旋关于肌肉长轴的角度称为交织角。当压力被提供,内管改造,连同径向运动驱动集织造,交织角的增大轴向编织套管短路它拉的负载端和FILAMENTSPRODUCED张力同时集织造,那么紧张和内部压力平衡。由于PAM的工作类似动物肌肉的特性,它被称为气动执行机构气动人工肌肉12。气动人工肌肉是一种新型的气动执行器。很多工作了完成了原理,理论,实验与气动人工肌肉应用建模。研究人员发现,PAMS展非线性特征。在文献34的基础,非线性相关的弹性特性,与橡胶的摩擦编织和结束约束。前两个方面在已发表的论文主要研究。然而,研究在对气动端约的影响人工肌肉仍然是罕见的。本研究建立的PAM静态特性实验系统,和PAM多约束特性进行了测试。通过对实验结果的分析,影响气动人工肌肉的工作条件得到的特征。实验气动系统A实验装置这个气动实验系统�设为了研究压力的关系,收缩力与不同的约束系统。实验系统包含下表中显示的元素。表11组件名称成分类型组件技术数据空气源福马莫尼塔功率11KW最大压力08MPA储气罐2L电磁阀FESTOR107电源电压DC24V压力传感器SMCPSE540AR06电源电压直流1224V调压范围01MPA精度05负荷传感器CZL3电源电压直流1224V负荷范围050KG精度03脉幅调制国产的初始长度176MM初始直径8MM调压范围为003MPA步进电动机86BYGH450B113步距角精度2步进角18度最大扭矩67NM导螺SFU1605公称直径16MM铅5MM额定载荷765KN位移传感器KTC500LIN0058R53K�电脑LEGEND11处理器PENTIUMIII450256M内存数据收集器WSUSB分辨率8精度0003FS1LSB驱动器CW250AC电源电压DC1224V经营方式1/5,1/10,1/25,1/40,1/50,1/100,1/200脉冲发生器MPTG电源电压100250V输出频率69999HZ重量国家成分标准2KG减压阀IR202002GR记者最大支持下新闻00108MPA图1气动实验系统进料设备四部分组成步电机,脉冲发生器,驱动程序和指南。脉冲发生器的输出脉冲步进电机驱动器驱动步进电机向前或落后的。该脉冲发生器可在1/499测量。步进电机转动一圈的200个步骤。螺杆的铅5MM\/R定位误(5E6MM\/R)。直直线导轨的实验系统采用,以良好的精度和稳定性。图1显示了一个普通的气动实验系统。计算机控制的电磁阀可以输出预定的气体压力。当压缩气体进入帕姆,合同,并产生一个拉力。气源通常是一个压缩机。显然,试验应包括一个电磁阀和PAM。首先我们讨论了电磁阀门。这是个计算机控制系统输出预定的气体压力在一定的领域,成比例的电压作为一个电阀的输入,其数量可由计算机控制。气动实验系统由一个压力传感器,力传感器和位移传感器。压力传感器测量输出气体压力,负荷传感器测量的输出负载,养活这些回控制电路。从气体的出压力的大小压缩机应大于最大气体压力从电磁阀的输出。B肌肉人工肌肉由内橡胶管通过天然橡胶胶乳硫化过程使用如图2所示。为了减少的影响橡胶弹性,实验中使用的橡胶很薄。外壳是编织套管(见图2)。图2橡胶管、编织套管人造肌肉的组件,如图3所示,一边是进气口,另一端是封闭端。在这个实中,四种类型的约束的数目环(0,1,2,4)已经过测试。图3约束环气动人工肌肉三、ISOMETRICLOAD实验实验装置如图4所示。PAM5的一端安装紧固到金属框架。的另一端肌肉是由不同的负载暂停它的钢丝绳绑。位移传感器8固定在金属框架;滑杆连接到的肌肉活动结束,所以一个精确的测量了。从位置数据位移传感器发送到PC通过A/D转换器。为肌肉提供动力,空气压缩机1可压缩空气供应08MPA。计算控制电磁阀2输出预定的气体压力。在这个测试,重量4KG和7公斤。压缩气进入肌肉,PAM合同重量的同时能够保持恒拉力。实时数据通过传感器登录到PC。实验重复了好几次在不同的约束。然后我们可以统计分析结果发现收缩之间的比和不同负荷的肌肉压力图4等长负荷实验系统原理框图肌肉的长度是由位移传感器测量L0是初始长度,L是实时的长度,然收缩比Ε计1图5显示了收缩比的关系压力。从这个图中,我们可以得出这样的结论实验曲线的滞回曲线,这是因为一个当PAM工作在摩擦力的方向变化试验期。在低压力,实验曲线显示在高压力比更滞后。这种现象被称为内摩擦系数PAM和充压
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