純水液壓人工肌肉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性研究

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1、2011年5月機(jī)床與液壓Mav2011第39卷第9期MACHINETOOL&HYDRAULICSV0l_39No．9DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．09．009純水液壓人工肌肉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性研究安莉，聶文婷，付永欽，王丹，游步東，柯尊榮(南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院，江西南昌330031)摘要：將液壓仿生人工肌肉系統(tǒng)作為一種液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)，同時(shí)將液壓仿生人工肌肉視為變截面積液壓缸，在液壓缸動(dòng)態(tài)特性方程的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出描述液壓仿生人工肌肉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的非線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型，并用計(jì)算機(jī)仿真分析該系統(tǒng)的動(dòng)

2、態(tài)工作特性，為該系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的實(shí)驗(yàn)研究奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：純水液壓系統(tǒng)；動(dòng)態(tài)特性；仿真研究中圖分類(lèi)號(hào)：TH137文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—3881(2011)9—029—4DynamicCharacteristicsInvestigationonDrivingSystemofWaterHydraulicMuscleANLi，NIEWenting，F(xiàn)UYongqin，WANGDan，YOUBudong，KEZunrong(NanchangUniversity，NanchangJiangxi330031，China)Abs

3、tract：Takingthewaterhydraulicmuscle(WHM)systemasahydraulicdrivecontrolsystemmeanwhileregardingWHMasavariablecross—sectioncylinder，anonlinearmathematicmodeldescribingthedynamiccharacteristicsofWHMsystemwasderived．Thesimulationanalysisofthedynamiccharacteristicswasca

4、rriedoutbycomputer．A11thoseprovidetheoreticalfimndationforexperi—mentalstudyonthedynamiccharacteristicsofWHM．Keywords：Waterhydraulicsystem；Dynamiccharacteristics；Simulation人工肌肉AM(ArtificialMuscle)驅(qū)動(dòng)技術(shù)是仿和重復(fù)度高等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，與常規(guī)油壓執(zhí)行器相比，生學(xué)應(yīng)用于流體驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的結(jié)果，是該領(lǐng)域的研究前WHM更具綠色環(huán)保之優(yōu)點(diǎn)。沿之一。

5、氣動(dòng)人工肌肉PM(PneumaticMuscle)廣泛純水液壓介質(zhì)幾乎不可壓縮，而氣體的可壓縮性應(yīng)用于機(jī)器人和自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的是液體的千倍，因此，PM膨脹收縮產(chǎn)生的執(zhí)行動(dòng)作經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但其工作噪聲大、輸出力小、有很強(qiáng)的遲滯性，而WHM的響應(yīng)速度則要快很多。傳動(dòng)精度和重復(fù)度低等固有缺點(diǎn)一直困擾著AM技術(shù)PM執(zhí)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程分為“等容充氣”、“充氣收的發(fā)展?。作者提出一種純水液壓人工肌肉縮”、“排氣伸長(zhǎng)”和“等容排氣”四個(gè)過(guò)程；WHM(WaterHydraulicMuscle)，如圖1，其核心WHM執(zhí)行

6、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程則由于水的不可壓縮性而在于A(yíng)M不再由氣壓驅(qū)動(dòng)，而由純水液壓介質(zhì)驅(qū)動(dòng)。分為“充水收縮”和“排水伸長(zhǎng)”兩個(gè)過(guò)程。由于驅(qū)動(dòng)介質(zhì)的巨大差異，WHM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性與以往PM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性大不一樣。l234S67WHM的靜態(tài)輸出力具有嚴(yán)重的非線(xiàn)性特征，模1一法蘭2一接管螺母3一密封圈4一盤(pán)形彈簧型復(fù)雜，兩端變形對(duì)其輸出力影響較大，橡膠彈性和卜內(nèi)部圓錐6__隔膜軟管7一純水液壓介質(zhì)內(nèi)部摩擦也對(duì)輸出力影響較小，工程實(shí)際應(yīng)用中可忽圖1純水壓人工肌肉(WHM)結(jié)構(gòu)示意圖略不記。作者擬以WHM的靜態(tài)輸出力模型為基WHM突破了

7、液壓缸必須由流體推動(dòng)活塞來(lái)產(chǎn)生礎(chǔ)，建立描述WHM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完整統(tǒng)一的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模執(zhí)行動(dòng)作這一傳統(tǒng)概念，其沒(méi)有活塞桿，甚至連活塞型，并研究該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，為WHM執(zhí)行系統(tǒng)的也沒(méi)有，僅由外包鋼絲編織網(wǎng)的橡膠筒和兩端接頭組控制和應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。成，充壓后像強(qiáng)健的肌肉那樣產(chǎn)生強(qiáng)大的收縮力。液1WHM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析壓介質(zhì)流動(dòng)噪聲較小、不可壓縮及系統(tǒng)壓力高，因而1．1WHM模型原理WHM較PM具有工作噪聲小、輸出力大、傳動(dòng)精度研究純水液壓人工肌肉驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，就收稿日期：2010—06—07基金項(xiàng)目：江西省教育廳項(xiàng)目(GJJ

8、10294)；江西省自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目(2009GZC0088)；國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目(0810403027)作者簡(jiǎn)介：安莉(1989一)，女，本科生，主要從事純水液壓技術(shù)研究。電話(huà)：15879007169，E—mail：alina2009cool@一yeah．net?！?O