1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究目的及意义

近年来，机器人应用领域不断扩大，技术进步使越来越多的机器人出现在人们的日常生活中。很多场合机器人直接与人打交道，如康复医疗机器人。人工辅助康复训练对患者康复效果缺乏客观的量化评价。相反，在康复机器人的辅助下，康复训练的时间可根据患者需求很容易地得到延长，而且借助传感技术，康复机器人能实时定量地评价患者的康复训练效果。因此，通过康复机器人的应用有望解决康复医疗资源紧张和人工训练中存在的问题，从而更好地促进患者中风后的康复训练。在康复训练中，机器人的柔顺性和安全性显得格外重要。传统机器人驱动方式如电机、液压缸在某些场合显得不太合适。而气压传动由于工作介质空气的可压缩性，表现出很好的柔顺性，气动方式在这些场合正成为机器人关节驱动的关注热点。

随着气动技术的不断发展，新型气动元件及应用不断涌现，气动人工肌肉（pneumatic artificial muscle，pma）就是典型的代表之一，具有仿生特点，模仿动物肌肉，充气后收缩，产生驱动作用。气动肌肉结构比较简单，由橡胶管和高强度纤维网组成，但它的初始力比同径气缸大很多，输出力大。在收缩一段长度后，输出力变小，柔顺性和安全性好。正是由于气动肌肉结构简单，使用方便，价格低，柔顺性、安全性好，在机器人驱动方面应用越来越多，表现出比电机、液压缸、气缸更好的特性。

2. 研究的基本内容与方案

气动肌肉作为一种新型的驱动器，它具有结构简单、体积小巧、安全柔顺、功率/重量比大等优点。同时也存在着一些不尽如人意的地方，气动肌肉具有强非线性和参数时变性,如气动肌肉收缩力模型的建模误差、随压力变化的摩擦力、迟滞等,因而给气动肌肉控制带来一定的挑战性。

本次课题主要研究气动肌肉的控制方法及其控制精度问题，pid控制、模糊控制、滑模控制作为其基本的控制方法。通过搭建单根气动肌肉驱动器的控制系统，分别采用以上三种控制方法实现驱动器较精确的轨迹追踪控制。观察其控制效果进行分析比较其控制性能，并思考这三种控制方法的各自优势。

主要完成的研究内容有：

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础。确定方案，完成开题报告。

第4－5周：熟悉掌握基本理论，完成英文资料的翻译。

第6－9周：设计并实现运动控制系统，并进行仿真验证。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]范伟，彭光正，高建英，宁汝新.带修正因子的自组织模糊pid控制在气动人工肌肉位置控制中的应用.液压与气动.2003（9):30-33

[2]朱校丛.气动肌肉并联关节高精度位姿控制研究.学位论文.2007(7)

[3]王建，江先志.气动肌肉驱动的康复机器人关节建模及位置模糊控制.机器制造.2011(3):10-13