[发明专利]一种气动人工肌肉作动器参数标定方法

摘要

本发明涉及一种气动人工肌肉作动器参数标定方法，包括(1)测量PAM在n个气压p_i下的最大输出力，记为f_max,i，基于f_max,i‑p_i拟合直线的斜率和理论模型f_max,i＝f(0,p_i,θ)斜率相符求得编织角的初值θ₀；(2)使用理论模型求解由纤维松弛导致的初始无输出力变形λ₀，推导出无初始变形情况下的最大输出力(3)用拟合曲线的斜率再对纤维角度θ进行标定；(4)由于编织角θ发生了调整，故再次按第(2)步重新计算λ₀，按第(3)步重新计算θ，如此迭代，当本轮步骤(2)计算所得的与上一轮步骤(2)中各个的差值满足设定的阈值，得到该PAM的初始变形λ₀和编织角θ。与现有技术相比，本发明具有解决了PAM中存在的纤维松弛、装配间隙和纤维编织角误差的问题。

主权项

1.一种气动人工肌肉作动器(PAM)参数标定方法，标定参数包括初始无输出力的收缩比λ0和纤维编织角θ，其特征在于，所述的标定方法具体包括以下步骤：步骤(1)在PAM未充气下，收缩比λ＝0的情况下将其固定到测力仪器上，对其充气，由于测力仪器的夹持使λ＝0；测量PAM在n个气压下的最大输出力，记为fmax,i，其中i＝1,2,3,…，n；将fmax,i和气压pi使用最小二乘法进行拟合，拟合出的函数为fmax,i＝api‑b，其中a、b为正的常数；基于fmax,i‑pi拟合直线的斜率和理论模型fmax,i＝f(0,pi,θ)斜率相符求得纤维编织角的初值θ0；步骤(2)使用模型求解由纤维松弛导致的初始无输出力的收缩比λ₀；采用试凑法，给定一个λ₀,计算纤维编织角为θ₀的理论模型在变形为λ₀时的做动力，即f_λ‑0,i＝f(λ₀,p_i,θ₀)，同时计算出理论模型在变形为零的情况下的最大输出力，即f_0,i＝f(0,p_i,θ)，令初始变形造成的输出力降低值为Δf_i＝f_0,i‑f_λ0,i，接下来假定不存在松弛和间隙的情况下该PAM在各个气压下的最大输出力为将所有的再次作为p_i的函数进行最小二乘法拟合，如果得到的函数截矩小于设定第二阈值，即得到函数则确定了初始无输出力的收缩比λ₀的值，反之，继续假定一个λ₀重复步骤(2)；步骤(3)用拟合曲线的斜率再对纤维编织角θ进行标定，假定一个纤维编织角θ，在各个压力p_i下，当使用理论模型f_0,i＝f(0,p_i,θ)计算得到的f_0,i‑p_i曲线斜率与步骤(2)中斜率差值小于设定第三阈值，确定此时的纤维编织角为θ₁，反之，执行步骤(4)；步骤(4)由于纤维编织角θ发生了调整，因此理论模型中的θ也发生了变化，故再次按第(2)步重新计算λ₀，其中的θ₀取值为θ₁，按第(3)步重新计算θ，如此迭代，当本轮步骤(2)中得到的各个与上一轮步骤(2)中得到的各个的差值小于设定第四阈值，停止计算，得到该PAM的初始无输出力的收缩比λ₀和纤维编织角θ。