薛帮灿,郝丽娜,杨　辉

(东北大学 机械工程与自动化学院，沈阳　110819)



3DOF-PAM并联机器人设计与动力学建模*

薛帮灿,郝丽娜,杨辉

(东北大学 机械工程与自动化学院，沈阳110819)

摘要：该设计依据气动肌肉特性和并联机器人理论，结合仿生学的设计方法，开发了一个3自由度气动肌肉并联机器人机构。基于气动肌肉的变刚度特性，将其简化为变刚度弹簧，并通过考虑其在机构运动过程中的质心变化特性，结合拉格朗日动力学方法对3DOF-PAM并联机器人进行动力学建模，运用MATLAB软件对建立的动力学模型进行仿真分析研究，分析3DOF-PAM并联机器人在不同负载下运动过程中的动力学特性，为气动肌肉驱动的并联机器人的高精度轨迹控制建立理论基础。

关键词：气动肌肉；并联机器人；结构设计；动力学建模

0引言

由于气动肌肉具有高功率密度比、良好的柔顺性及安全性、以及轻质、灵活等优点，故其在高功率密度比的驱动装置的设计开发中得到了广泛应用。例如美国华盛顿天主教大学研究了拮抗的气动肌肉手臂结构[1]，纳什维尔大学研制了6自由度的机械臂[2-3]，日本Bridgestone公司研制了5自由度的柔顺机械臂[4]等，但是对于采用气动肌肉并联驱动方式的机器人机构的研究相对较少。目前国外，新西兰奥克兰大学研制了一种四根气动肌肉驱动的三自由度柔性并联机器人用于脚踝康复[5]，韩国釜山东义大学研制了3DOF-PAM并联外骨骼式康复机器人[6]。国内，华中科技大学研究由3根PAM组成的非对称并联机器人平台[7]，北京理工大学研究了3DOF-PAM球面并联机器人[9]。……