孟德远 李顺利 杨 林 李艾民 唐超权

(1.中国矿业大学机电工程学院, 徐州 221116； 2.重庆大学机械工程学院, 重庆 400044)

0 引言

气动肌肉(PAM)是一种仿人体肌肉提供收缩力的气动执行元件。常见的McKibben型气动肌肉由橡胶管气囊、纤维编织网及两端固定装配件组成。由于编织网的纤维不可伸展，当气动肌肉充入压缩空气、气囊膨胀时，编织网纤维间的角度变化使气动肌肉缩短，从而产生轴向收缩力。气动肌肉具有功率-质量比大、柔顺性好、清洁、安装使用方便等优点，在仿生机器人[1-4]和农业机器人[5]领域具有广泛的应用前景，特别是在有清洁和大驱动力要求的农业采摘及处理场合。由于内部摩擦、橡胶管弹性变形等原因，气动肌肉具有非常复杂的输出特性，且收缩力与位移之间存在明显的迟滞现象[6-8]，精确控制气动肌肉的收缩量或长度十分困难。近年来，科研人员建立了许多气动肌肉力学模型，并用于控制器设计，显著改善了控制性能，但对气动肌肉的迟滞特性研究不够深入，导致难以进一步提高气动肌肉的控制精度，严重制约了该类执行器在上述领域的大规模应用。

物理系统的迟滞现象一直是研究热点，国内外学者提出了许多迟滞模型，其中以Prandtl-Ishlinskii模型[9-14](简称PI模型)、Maxwell-slip模型[15](简称MS模型)为代表的积分类模型和以Bouc-Wen模型[16-19](简称BW模型)为代表的微分类模型最常见。针对气动肌肉的迟滞特性，MINH等[15]忽略气动肌肉力-位移迟滞现象的非对称性，采用MS模型对其进行描述，并通过分析迟滞曲线变化趋势得到模型参数计算方法；……