【正文】 空間姿態(tài)的控制，如圖317所示圖317控制系統(tǒng)的搭建圖318設(shè)置MATLAB與ADAMS之間的數(shù)據(jù)交換參數(shù)4仿真設(shè)置和仿真計(jì)算。顯示內(nèi)容如下： FIRE2ans =%%% INFO : ADAMS plant actuators names :1 speed12 speed23 speed3%%% INFO : ADAMS plant sensors names :1 jiaosudu2 weiyi在命令提示符下輸入命令adams_sys ,adams_sys是ADAMS與MATLAB的接口指令。在File Prefix輸入框中輸入FIRE，在Plant Input輸入框中用鼠標(biāo)右鍵快捷菜單輸入PINPUT_speed1，speed2，speed3，在Plant ，將Control package選擇為MATLAB，類型選擇為non_linear，Initial Static Analysis選擇NO,ADAMS/Solver Choice選擇為Fortran。手指末端位移的設(shè)置與上面角速度設(shè)置類似，如圖314所示圖314 創(chuàng)建輸出狀態(tài)變量 指定狀態(tài)變量angle為輸出變量 單擊菜單欄的建立按鈕，選擇窗口中的Controls Toolkit，點(diǎn)擊Plant Input創(chuàng)建輸出變量，彈出創(chuàng)建控制輸出對話框。通過Varval把狀態(tài)變量speed1與速度關(guān)聯(lián)起來，速度等于自于狀態(tài)變量speed1的數(shù)值。 單擊菜單欄中建立按鈕，打開System Elements選項(xiàng)，打開State Variable，點(diǎn)擊New選項(xiàng)，創(chuàng)建狀態(tài)變量對話框。由圖可知，當(dāng)手指一開始運(yùn)動時(shí)，由于此時(shí)驅(qū)動器在初始位置，滑塊和中間連桿的夾角很小，此時(shí)必需很大的驅(qū)動力才能推動手指運(yùn)動，但是在實(shí)際情況下，手指一般都是彎曲過后才會有負(fù)載，所以真實(shí)情況下手指開始并不需要多大驅(qū)動力，只需要考慮手指彎曲后的情況即可，如圖可知，手指彎曲后的驅(qū)動力接近于一個(gè)常量，joint10是在手指連接手掌的關(guān)節(jié)，所以一開始的力比其他兩個(gè)關(guān)節(jié)的力要大。如圖32所示3）單擊菜單欄里的motions，然后單擊選擇按鈕translationnal joint motion，點(diǎn)擊前面設(shè)置的滑動副，然后填寫移動速度為1*time，點(diǎn)擊ok，其他兩個(gè)滑動副設(shè)置過程相同，如圖33所示。MATLAB的數(shù)學(xué)函數(shù)內(nèi)部有處理器優(yōu)化庫，這樣就可以使向量運(yùn)算和矩陣運(yùn)算快速地運(yùn)行。憑著強(qiáng)大的分析能力和高性能計(jì)算的優(yōu)勢，ADAMS可以大規(guī)模地優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。產(chǎn)品制造商往往很難理解真正的系統(tǒng)性能，直到在設(shè)計(jì)過程結(jié)束時(shí)。圖27 繪制長方形過程3. 其他三個(gè)零件的繪制過程，和剛剛的長方體類似，一般都是先繪制零件草圖，然后對草圖進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，拉伸，偏置，鏡像等7處理，得到設(shè)計(jì)要求的三維圖，如圖28所示，零件滑塊已經(jīng)建立完成。如表21所示表22 手指關(guān)節(jié)尺寸變量單位數(shù)值曲柄長度（L2)mm10 連桿(L1)mm18 極限位置距離（ L0）mm13氣動肌肉的位移范圍（X)mm0~10 通過上面數(shù)據(jù)帶入θ求解公式可得公式，手指的偏轉(zhuǎn)角度的范圍為，力的大小可以根據(jù)上面的F0公式進(jìn)行計(jì)算。圖 25 手指關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖B：系統(tǒng)分析 本節(jié)的目的是為了確定總輸出力，位移與氣動肌肉的驅(qū)動力的關(guān)系：1)位置分析:第 11 頁 當(dāng)肌肉氣壓加載， 氣動肌肉壓縮長度X,連桿L旋轉(zhuǎn)角θ計(jì)算方式如下: 連桿和曲柄半徑分別為L1和L2,L0是初始位置曲柄和驅(qū)動器之間的距離。因此,有必要將直線運(yùn)動推廣到回轉(zhuǎn)運(yùn)動以應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計(jì)師大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。如圖23所示。 氣動肌肉的特性1） 氣動肌肉的工作方式圖22 氣動肌肉 氣動肌肉是一種伸縮驅(qū)動器，它是有內(nèi)部伸縮裝置和外部連接器組成它能夠人肌肉一樣工作，內(nèi)部伸縮裝置是由高強(qiáng)纖維的密封軟管組成，當(dāng)內(nèi)部充氣時(shí)，隔膜軟管逐漸膨脹為球體，氣動肌肉縱向擴(kuò)張，橫向收縮，帶動負(fù)載直線運(yùn)動，一開始充氣時(shí)，氣動人工肌肉的拉伸力非常大，隨著時(shí)間推移，橫向位移逐漸增大，拉伸力也隨之減少。 雖然ADAMS[11]擁有較強(qiáng)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)仿真能力，但是它不能夠準(zhǔn)確繪制復(fù)雜的三維實(shí)體模型。雖然目前的伺服電機(jī)已經(jīng)達(dá)到所需的一些性能,但是它們的主要缺陷是既大又重而且需要復(fù)雜的傳輸機(jī)制，極大的地限制了機(jī)械手指的使用。氣缸氣動伺服定位技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高精度的自動定位，氣動伺服定位技術(shù)可使氣缸在氣動機(jī)械手位置在伺服控制系統(tǒng)的高速運(yùn)動3mm/s情況下實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)自動定位。在20世紀(jì)70年代，由于電子技術(shù)在自動化領(lǐng)域已得到廣泛推廣，液壓技術(shù)得到了大規(guī)模的應(yīng)用。在其他國家，氣動被稱為“廉價(jià)的自動化技術(shù)。雖然氣動技術(shù)有一些缺點(diǎn)，但它也是一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)，所以氣動技術(shù)可以越來越廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域。氣動執(zhí)行器可在滿負(fù)荷下長期工作，過載時(shí)候自動停止工作。統(tǒng)即使有氣體泄漏，它也不會像的液壓系統(tǒng)，造成嚴(yán)重的污染，與傳統(tǒng)的電機(jī)控制相比，它不容易受電磁干擾。壓縮空氣不會產(chǎn)生危險(xiǎn)的電火花。目前，氣動和液壓驅(qū)動器是控制技術(shù)兩個(gè)最普遍的應(yīng)用，他們之間許多相似之處，也有很多不同點(diǎn)。 氣動技術(shù)[115]是一項(xiàng)正在迅速發(fā)展而且熱門新技術(shù)，氣動技術(shù)中最重要的組成部分那就是氣動元件了，氣動技術(shù)是基于一個(gè)壓縮氣體（如壓縮空氣或惰性氣體和熱氣體）作為工作介質(zhì)來傳遞能量及信號，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動化的一項(xiàng)新技術(shù)，由氣動元件構(gòu)成的驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門的設(shè)備和自動化生產(chǎn)線，氣動技術(shù)包括氣動原理和氣動控制兩個(gè)方面。 浙江工業(yè)大學(xué)張立彬提出了一種新型氣動靈巧手指。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可得,該手指的整體尺寸和運(yùn)動空間接近人手，因此該手指擁有良好的柔順性能[4]。在設(shè)計(jì)手指之前，為了得到氣動人工肌肉的基礎(chǔ)模型，首先要通過實(shí)驗(yàn)來獲得氣動肌肉的靜態(tài)特征，采用兩個(gè)氣動肌肉來帶動滑輪轉(zhuǎn)動的原理，設(shè)計(jì)出靈巧手指的基本關(guān)節(jié)模型，然后設(shè)計(jì)出靈巧手的基本機(jī)構(gòu)，根據(jù)氣動肌肉的驅(qū)動原理，設(shè)計(jì)手指關(guān)節(jié)的氣路和控制系統(tǒng)；其次為了進(jìn)行試驗(yàn)分析，必須構(gòu)建氣動肌肉手的實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)[2]。 北京理工大學(xué)范偉，余麟等針對氣動人工肌肉驅(qū)動仿人靈巧手的設(shè)計(jì)，提出應(yīng)用氣動人工肌肉的五指靈巧手設(shè)計(jì)方案包括各手指的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及手指與手掌的連接設(shè)計(jì)手指采腱傳動方式，靈巧手總共具有17個(gè)自由度。因?yàn)橐酝臋C(jī)器人末端夾持器在抓取的穩(wěn)定性、靈活性以及通用性等方面都存在嚴(yán)重不足，這在很大程度制約了機(jī)器人的應(yīng)用，這種情況下，國內(nèi)外的科學(xué)工作者開始研究具有多個(gè)關(guān)節(jié)和自由度的機(jī)器人多指靈巧手。 第一章 緒論目前，機(jī)器人像人一樣，需要利用它的“手”與周圍發(fā)生接觸。這些技術(shù)被眾多學(xué)者視為新一輪產(chǎn)業(yè)革命的支撐技術(shù)，它們的突破必然會促發(fā)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)高峰，從而推動新一輪產(chǎn)業(yè)革命進(jìn)程。未來對機(jī)器人性能和穩(wěn)定性要求越來越高，其中由于機(jī)器手作為機(jī)器人的末端執(zhí)行器，機(jī)械手的功能直接影響著整個(gè)機(jī)器人的功能，因此機(jī)器人手指的研究成為了國內(nèi)外的熱門，本文我們將提出一種曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來驅(qū)動手指彎曲，其中滑塊機(jī)構(gòu)是由人工肌肉來推動，由于氣動人工肌肉比重小、結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小等優(yōu)點(diǎn)，關(guān)于氣動人工肌肉的靈巧手指的研究越來越多。 Pneumatic muscles。Dynamic simulation of multi joint robotic fingers based on pneumatic muscle driven muscle 關(guān)鍵詞：仿人靈巧手；關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)；氣動肌肉；動力學(xué)仿真南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要Title Structural design。越來越多的服務(wù)型機(jī)器人被研發(fā)出來，開始改變?nèi)祟惖纳鐣罘绞健? 作為一種跨學(xué)科先進(jìn)技術(shù)，機(jī)器人技術(shù)的突破需要其他技術(shù)支撐，尤以能源、材料、信息、生命科學(xué)及先進(jìn)制造技術(shù)為重。本文將提出一種接近于人手尺寸和運(yùn)動范圍的靈巧手指，該靈巧手指采用氣動人工肌肉來驅(qū)動，手指包含三個(gè)關(guān)節(jié)，能夠進(jìn)行多自由度的運(yùn)動，具有良好的仿生性。但是，伴隨著科學(xué)技術(shù)的提高，機(jī)械手指的應(yīng)用范圍不斷增大，逐漸從傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)展到服務(wù)業(yè)、醫(yī)學(xué)、以及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，其服務(wù)對象也變的更加多樣化。為了克服上述存在的問題，浙江工業(yè)大學(xué)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)等國內(nèi)院校已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)研究，本畢業(yè)設(shè)計(jì)研究一種基于氣動人工肌肉驅(qū)動的多關(guān)節(jié)機(jī)械靈巧手指，并且進(jìn)行動力學(xué)仿真。 浙江理工大學(xué)王龍輝設(shè)計(jì)了一種多自由度的仿人手指，該手指采用氣動肌肉作為驅(qū)動器。該手有5個(gè)手指，結(jié)合人體的構(gòu)造，參考人手的外形和肌肉的運(yùn)動形式，設(shè)計(jì)了19個(gè)自由度多指仿人靈巧手，該手指依靠氣動肌肉帶動柔索伸縮，從而使手指彎曲。 昆明理工大學(xué)武鵬飛對能抓取易碎物體的氣動手指進(jìn)行了研究 , 采用氣動手指位置的夾持力自適應(yīng)控制系統(tǒng) , 建立了氣動手指系統(tǒng) 模型 , 并通過AMESim 仿真分析, 利用PID控制技術(shù)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性[7]。 Kanchana ，他們在這個(gè)中增加理想情況下的偏差因素，能夠適應(yīng)實(shí)際情況下產(chǎn)生的誤差，可以更好的反應(yīng)氣動肌肉的基本特征[9]。但氣動技術(shù)的具體特性和基本原理進(jìn)行系統(tǒng)研究是從本世紀(jì)初開始的，形成一中氣壓傳播動力學(xué)和控制理論作為主要內(nèi)容的氣動系統(tǒng)理論學(xué)科。作為工作介質(zhì)的壓縮空氣，有著安全性能高，取用方便和獲取成本低的優(yōu)點(diǎn)，利用這些優(yōu)點(diǎn)，使氣動技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。（3）氣動元件機(jī)構(gòu)較為簡單，成本低，易于取得，使用過的壓縮空氣可以直接排放到空氣中，而不需要經(jīng)過特殊的后置處理（4）氣動系統(tǒng)非常環(huán)保，系啟動系統(tǒng)能量儲存比較方便，可以作為應(yīng)急能量使用。（7）氣動系統(tǒng)本神擁有過載保護(hù)的功能。（4）氣動系統(tǒng)的反應(yīng)速度相對于電路控制，有一個(gè)較大的延遲和失真低，因而不適合于高速氣動控制技術(shù)和復(fù)雜的信息系統(tǒng)和處理，而且氣動信號傳輸距離也是有限的。從風(fēng)能驅(qū)動技術(shù)和液壓技術(shù)逐步發(fā)展為氣動技術(shù)，雖然它才經(jīng)歷了50年的發(fā)展歷史，但已充分顯示了其在自動化領(lǐng)