利用TMS320VC5509A和EP2C8Q208设计实现了一个气动机械手实验控制系统,通过DSP C和FPGA Verilog HDL语言编程取代了体积庞大的PLC控制系统,实现了20路电磁换向阀控制。16路10 bit DAC精确控制比例阀电压从而控制气动机械手指的动作力度,利用8路10 bit ADC采集指端触感压力传感器压力信号并且完成波形显示,提供机械手指的握力反馈信息,提高了机械手的控制精度和控制速度。

针对现有机械手柔性不足问题,提出一种新型的气压驱动的多指柔性机械手。采用自主研制的多驱动型单向弯曲柔性关节,设计了柔性气动拟人手指;采用模块化设计,将4个手指安装在拟人手掌上,构成了具有4个自由度的柔性机械手本体结构,达到了用少自由度机械手实现10余自由度机械手抓、握、捏、弹等功能。搭建机械手抓取实验系统,完成了机械手相关抓取实验。实验结果表明:该四指机械手能够对典型的物体形状如球形、圆柱形及异形物体等实现稳定抓取。

研发了一种气动双体人工肌肉,可实现轴向伸长及两个方向的弯曲.进行了静力学实验研究,搭建了静力学实验台,对双体人工肌肉轴向伸长进行了实验.应用Matlab拟合功能对实验结果分析,得到了双体人工肌肉轴向伸长的经验模型.该经验模型表明双体人工肌肉轴向伸长量可达肌肉本体长度25%.

推出了一种气动双体人工肌肉研究了气动双体人工肌肉弯曲特性.对双体人工肌肉单侧驱动时轴线伸长量和端面转角进行了实验和理论分析.根据实验数据得出了经验公式,将理论数据和实验数据进行了对比.该肌肉弯曲动作,能够适应复杂空间物体的表面,适用于仿生领域.

某气动单向弯曲关节柔性手指由人工肌肉和弹性钢板并联组成,弯曲变形时具有大变形和非线性特点,静力学模型十分复杂且不利于控制。为便于实时精准控制,进一步简化手指静力学模型,并对其静力学特性进行实验研究。搭建静力学实验平台,对单肌肉驱动和双肌肉驱动两种不同驱动类型的柔性手指在不同限位面和等外载荷工况下分别进行夹持力和弯曲角度的对比实验。利用MATLAB对实验数据进行处理分析,得到手指夹持力和弯曲角度的经验模型。结果表明:气动单向弯曲关节柔性手指夹持力与弯曲角度、工作气压和驱动肌肉数目之间存在非线性关系;与静力学理论模型相比,该经验模型具有更高的精度,夹持力模型预测误差能控制在0.76 N内,弯曲角度模型误差可控制在6.9°内。

采用自主开发的气动空间弯曲柔性关节,研制了一种仿生六足机器人,能实现前后、左右移动和转动功能.研究了柔性关节六足机器人运动原理和行进步态.搭建了试验台和气压控制系统,通过高速摄像等实验手段,分析了机器人重心位置三个方向的位移、速度和加速度等运动学性能.为气动柔性关节在仿生六足机器人中的应用,提供了理论与实践基础.