下肢助力外骨骼生物_机械系统仿真及驱动单元设计_陈辉.docx

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1、硕士学位论文 下肢助力外骨骼生物 -机械系统仿真及驱动 单元设计 LOWER LIMB POWER EXOSKELETON CREATURE - MECHANICAL SYSTEM SIMULATION AND DESIGN OF DRIVE UNIT 陈辉 哈尔滨工业大学 2013年 7月 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 国内图书分类号： TP244 国际图书分类号： 681.568.74 学校代码： 10213 密级：公开 工学硕士学位论文 下

2、肢助力外骨骼生物 _机械系统仿真及驱动 单元设计 硕士研究生： 陈辉 导 师： 朱延河副教授 申 请 学 位 ： 工学硕士 学 科 ： 机械电子工程 所 在 单 位 ： 机电工程学院 答 辩 日 期 ： 2013年 7月 授予学位单位 ： 哈尔滨工业大学 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ Classified Index: TP244 U.D.C: 681.568.74 Dissertation for the Master Degree in En

3、gineering LOWER LIMB POWER EXOSKELETON CREATURE - MECHANICAL SYSTEM SIMULATION AND DESIGN OF DRIVE UNIT Candidate： Chen Hui Supervisor ： Academic Degree Applied for ： Speciality： Affiliation ： Date of Defence： Prof. Zhu yanhe Master of Engineering Mechatronic Engineering School of Mechatronics Engin

4、eering July, 2013 Degr ee- C on fer r in g-I n st it ut ion ： Harbin Institute of Technology 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 哈尔滨工业大学工学硕上学位论文 近年来，社会老龄化问题、医疗康复和对生活质量的追求促使服务类机器 人越来越受到重视。下肢助力外骨骼作为一种新型的助力机器人，旨在帮助人 体负重行走或协助残疾人士恢复行走能力。它具有广泛的应用前景，可用于

5、军 事、交通、医疗、娱乐等诸多领域，而本课题是针对提高地震救援人员的负重 能力而设计的下肢助力外骨骼。 本课题的研宄目的包括： 1)设计一种拟人化的下肢助力外骨骼的整体构型； 2)把外骨骼模型与人体模型相结合，进行生物 -机械系统仿真分析； 3)针对助 力外骨骼连续工作时间短的问题，探索节能的方案，并与驱动器和关节的结构 设计相结合，设计出一种高效的关节驱动单元； 4)对外骨骼位置 跟随的控制策 略进行初步研宄。 为了给外骨骼的结构设计提供依据，首先对人体模型和行走步态进行深入 全面的分析。具体的手段有 ： 1)根据人机工程学和临床医学研宄人体下肢的自 由度； 2)对人体进行建模，在仿真环境下

6、进行人体行走的运动学和动力学分析。 根据对人体行走规律的分析结果，进行外骨骼的整体结构设计。设计的目标是 尽可能使外骨骼的每个自由度的转轴都穿过人体关节，以此达到高度拟人化的 效果。 针对节能的研宄目的，基于被动双足行走原理，从循环利用自身系统重力 势能的角度出发，探索被动储能的方法。为了外骨骼结构的紧凑，结合驱动元 件、传动机构、储能机构及关节结构等，设计一种主、被动相结合的储能驱动 单元，设计过程需要综合考虑各元件的布置和储能机构的形式。另外，针对位 置跟随控制，设计位置传感方式和相应的控制算法。 最后，设计功率对比实验来验证节能效果；设计转动跟随实验对控制策略 进行验证。 关键词：下肢助

7、力外骨骼；拟人化；仿真；被动储能；位置跟随 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Abstract In recent years,as a result of the aging problem, medical rehabilitation and the pursuit of quality of life, service robots have been taken more and more seriously

8、. As a new kind of power-assist robot, lower limb power exoskeletons aims to help people walk under high weight,as well as to assist disabled people walk like normal persons. It has wide application prospect that include military, transportation, medical and entertainment. The aim of this paper is t

9、o design a lower limb power exoskeletons for earthquake rescue workers. The mission of this paper include four parts. Firstly,a highly personified structure of the lower limbs powered exoskeleton should be set up. Secondly,the model of this exoskeleton will be combined with the model of human body t

10、o execute biological - mechanical system simulation and analysis. Thirdly, In order to improve the continuous working time of this exoskeleton,a solution of saving energy should be fund out. Finally, based on previous studies, I need to do a preliminary study on control strategy. To provide a basis

11、and guidance for exoskeleton structure design, the human body and the walking gait should be comprehensivly analysised,which based on ergonomics and simulation. The structure of the exoskeleton will be designed according to the results of the analysis of human walking, making sure that each freedom

12、rotor of exoskeletons passes through the relevant joint of human body. For the purpose of saving energy, based on the principle of passive bipedal walking,this paper will explore the method of passive energy storage by Recycling the gravitational potential energy of its own system. The design of dri

13、ve unit consists of driving element, transmission mechanism, energy storage mechanism and joint structure. Additionly, the study of control strategy include design of position sensing module and establishment of control algorithm. Finally, A series of experiment about drive unit will be done to veri

14、fy energy saving solution and the effect of the control strategy. Keywords: lower limb exoskeleton; personify; simulation; passive energy storage; Position tracking 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 目录 m w . I Abstract . II 第 i章

15、绪论 . 1 l.i课题来源及研宄背景和意义 . 1 1.2国内外研宄现状 . 2 1.2.1国外代表性成果 . 2 1.2.2国内代表性成果 . 6 1.2.3研宄现状总结 . 8 1.3本文主要内容 . 11 1.4本章小结 . 11 第 2章人体生物机械建模及行走仿真分析 . 12 2.1引言 . 12 2.2人体下肢功能模型的建立 . 12 2.3人体行走过程的运动数据分析 . 14 2.3.1人体模型建立 . 14 2.3.2行走运动仿真 . 15 2.3.3仿真结果分析 . 17 2.4本章小结 . 22 第 3章外骨骼构型方案及生物 -机械系统仿真 . 23 3.1引言 . 23

16、 3.2拟人化的外骨骼构型设计 . 23 3.3生物 -机械系统联合建模与仿真分析 . 26 3.3.1外骨骼模型的导入 . 26 3.3.2外骨骼模型与人体模型之间连接方式的建立 . 27 3.3.3正动力学过 程 . 28 3.3.4逆动力学过程 . 29 3.3.5仿真结果分析 . 30 3.4本章小结 . 32 第 4章外骨骼弹性储能驱动单元设计 . 34 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 4.1引言 . 34

17、 4.2基于被动双足行走原理的关节驱动方案 . 34 4.2.1被云力双足行走原理分析 . 34 4.2.2外骨骼驱动关节功率分析 . 35 4.2.3节能方案设计 . 36 4.3驱云力单元设计 . 36 4.3.1驱动方式的选择 . 36 4.3.2串联弹性机构及关节结构的设计 . 38 4.3.3储能机构设计 . 40 4.4本章小结 . 43 第 5章关节驱动单元测试平台及实验研究 . 44 5.1引言 . 44 5.2实验平台的建立 . 44 5.3位置跟随实验 . 45 5.4助力性能测试 . 48 5.5节能效果对比实验 . 49 5.5.1板簧刚度的调整 . 49 5.5.2电

18、机功率的测量方法 . 50 5.5.3实验结果分析 . 50 5.6本章小结 . 51 it . 52 参考文献 . 53 哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明 . 57 & i射 . 59 -IV- 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 第 1 章绪论 1.1课题来源及研究背景和意义 本课题源于国家高技术研宄发展计划 一一 面向地震应急搜救机器人研宄开 发与应用示范（编号： 2012AA041505)。 科技的

19、进步伴随着社会快速的发展变化，老龄化问题、医疗康复 1的需求 以及对更高生活质量的追求等等都促使服务类机器人领域的研发越来越受到各 国家的重视，解放人的体力劳动一直是该类机器人的研宄目标，针对人类日常 生活中最常见的运动一负重行走，衍生出了行走助力机器人。目前外骨骼助力 机器人依靠其独特的优势在各类助力机器人中成为研宄热点。 外骨骼机器人又称作助力服 2，是一种可以穿戴在人身上的机械服装，这 种设计理念源自对昆虫外壳的仿生学研宄，这相当于在人类柔软的躯体上加上 了一个坚硬的外壳，在外壳上加入动力元件，好比人的肌肉。人类的大脑和机 器人的“ 体力 ” 通过助力型外骨骼可以实现完美地结合，靠人的智

20、力来引导机 器人的动作，通过机器人的力量来扩展人类的能力 3。 下肢助力外骨骼 4,5是助力外骨骼的一种，用于辅助人体行走。它在结构上 近似一个双走步行机器人，不同点在于外骨骼与人的结 合比较紧密，属于人机 一体化的系统。在这个系统中人扮演着重要角色，处于最高控制层，任务是获 取环境信息和规划行走步态，外骨骼只要很好地判断人的意图来做跟随运动， 这样能够充分发挥人脑强大的信息处理能力，省去了行走机器人中的步态规划 问题，简化了控制系统，使之更稳定高效。 下肢助力外骨骼可以帮助人体负重行走，减轻行走的疲劳感，甚至可以提 高行走的速度而节省时间。这种机器人可用于交通、军事、救援、科考等诸多 领域，

21、具有广泛的应用前景。在军事方面，下肢助力外骨骼可以作为一个子系 统被引进到单兵作战系统中，士兵穿戴 后可以将背包、武器、通信设备等集中 于外骨骼上，而自身只有很小的负重感，同时能够提高行进的速度，另外坚硬 的外骨骼对身体具有一定的保护作用，因此可以大幅地增强单兵作战能力。这 种外骨骼也可作为极端环境下的交通运输工具，比如地质勘探、极地考察和地 震救援等，可以减少作业人员的体力消耗，提高工作时间和效率。在一些人口 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 哈尔

22、滨工业大学工学硕士学位论文 密度较大的城市地区，交通堵塞己成为普遍现象，下肢助力外骨骼可作为一种 新型环保的交通工具来降低车流量，同时减少汽车尾气的排放，降低对环境的 污染。 就本课题而言，是针对提高抗震救灾人员长途负重行走的能力而研制一种 可穿戴式的下肢助力外骨骼机器人。近年来全球地震灾害频发，给人民生命伤 亡和经济财产带来严重损失。我国是世界上大陆地震最多的国家之一， 20世纪 以来全球发生了 1200余次 7级以上的地震，约有 10%发生在我国。在震后的 72小时黄金时间对于生命救援是至关重要的，地震灾害常常瞬间造成大区域范 围内的道路、桥梁及建筑物严重毁坏，车辆往往无法通行，救援人员只

23、能背负 沉重的救援仪器设备长途徒步进入灾害现场，这很大地消耗救援人员的体力， 降低救援的效率，而助力行走机器人有望解决这一问题，让救援人员长途行走 时没有负重感或只有很小的负重感。 1.2国内外研究现状 作为机器人领域的一个热门分支，下肢助力机器人越来越受到学术领域和 工业领域的关注。下肢助力外骨骼 的研宄是由西方国家发起，相关技术相对比 较成熟，其中的大多数国家的科研机构对下肢助力外骨骼的研宄整体上处于试 验研宄阶段，最具有代表性的是美国和日本，分别针对军用和民用的应用领域， 在关键技术上取得了突破性的进展，已经开始初步投入使用，预计在未来几年 内会实现商业化。国内目前仅有少数科研单位从事下

24、肢助力外骨骼的研宄，由 于起步较晚，整体仍然处在实验室试制阶段。 1.2.1国外研究现状 (1) 美国伯克利下肢外骨骼 （ B1EEX) 美国是最早开展军用助力外骨骼研宄的国家，美国国防部高级研 宄项目局 （ DARPA)于 2000年投入 5000万美元来实施 “ 增强人体机能的 外骨骼 ” 工程，目的是为了增强单兵作战能力 6。该项目是由加利福尼亚大学 伯克利分校、 SARCOS公司等四家单位承担，其中以伯克利分校研制的 BffiEX (Berkeley Lower Extremity Exoskeleton)最为成功。图 1-1 所 7K 为穿戴了 BLEEX 的士兵。 BLEEX系列目

25、前已研制出两代 7_9，分别为 BLEEX_1和 BLEEX_2，基本 的组成都包括：背包支架、高强度的机械腿、液压驱动系统和控制系统，穿戴 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 BLEEX_1可以背负 34千克的重量而穿戴者只会感觉到背负了 2千克，使用者 的氧气消耗量比自力负重时要少 15 %。 B LEEX_2而将负重能力提高到 45千克， 行走速度可达 2m/s。 外骨骼的整个系统中共采用 40多个传感器，可以准确

26、地 分析负重和人的空间姿态来保证重力的平衡。目前伯克利已在进行第三代外骨 骼的研制，目标是：能实现使用者穿戴着外骨骼奔跑或跳跃；外骨骼的大小和 重量进一步减小，而负重能力增大到 50千克；除了士兵，卫生员和消防队员也 可使用 BLEEX。 图 1-1 BLEEX下肢助力外骨骼 图 1-2所示为 BLEEX的腿部结构组成 1 。从构型上来看，每条机械腿具 有7个自由度，与人腿自由度分布相符合，其中在髋关节和踝关节处设置有 3 自由度，膝关节有 1自由度。另外在腰带中部增加了一个左右摆动的自由度， 用于以协调两肢运动和保持背包稳定。 BLEEX采用液压缸作为驱动元件，并设 1994-2014 Ch

27、ina Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 置了三个主动关节，分别对应于髋关节、膝关节和踝关节的伸展 /弯曲运动，其 它关节做顺应动作，不加驱动。 图 1-3中所示分别为髋关节（左）和踝关节（右）的三维模型，这两个三 自由度的关节都分解为三个轴线相互垂直的转动。对于髋关节，伸展 /弯曲和外 展 /内收自由度轴线穿过人体髋关节，运动范围比较小的旋内 /旋外自由度轴线与 关节轴线平行。对于踝关节，主要运动伸展 /弯曲自由度轴线穿过脚踝，外展 / 内收转动置

28、于外侧，脚掌与脚后跟之间的 通过一个弹性片连接可以实现脚的弯 曲运动。 图 1-3 BLEEX髋、踝关节结构 对于能源问题， “ BLEEX” 采用一种新型的发动机作为运动部分提供液压 动力，同时为控制系统提供电能。该发动机使用过氧化氢作为燃料，过氧化氢 一旦和催化剂接触，不需要燃烧就能立刻急剧膨胀，这样可以很好地降低噪声， 也使这套动力系统更加环保。当燃料充满时， BLEEX可以最大负荷状态下连续 工作 3小时。 (2) 日本 “ HAL” 助力外骨骼 图 1-4 HAL-5 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing Hou

29、se. All rights reserved, http:/ 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 与美国相比，日本更注重民用型的外骨骼助力机器人的研发。 2002年，曰 本筑波大学 Cyberaics实验室研制了 HAL系列穿戴型助力外骨骼 11_16，目前己 研制到第五代产品 HAL-5。 它是一中全身穿戴式的助力机器人，研究目的是助 力行走及帮助老年人和下肢残障者进行步行运动，如图 1-5所示。利用 HAL可 以使下肢有残疾的人重新站起来并能正常行走，也可以用来减轻搬运工人的劳 动强度等等。 HAL-5自身高 1600毫米，质量为 23kg， 可以自我支撑。由挂在腰际的锂 电池提供能源 17

30、， HAL-5至少可以帮助使用者增加 40kg的举起能力，图 1-5 展示了 HAL-5的构成。 HAL-5的驱动方式是电机驱动。下肢在髋和膝盖部位放置了一些小型的直 流电机 18，这些电机能够为穿戴者腿部提供动力，在外骨骼 系统中充当 “ 肌肉 ” 。 HAL-5的结构布局非常紧凑，把控制系统、通讯设备和电池浓缩在在腰带的上 悬挂的小包中。 HAL-5采用锂电池供能，在满电状态下能为外骨骼提供 3小时 的续航时间。 HAL-5每条腿有 3个自由度，髋关节、膝关节和踝关节各有一个自由度。 HAL与 BLEEX最大的不同在传感和控制方法上， HAL-5上的传感器包涵关节 处的角位移传感器、足底压

31、力传感器和肌电传感器 19 2 。这种肌电传感器体积 小，使用简单，穿戴时需要粘贴在关节附近的皮肤表面，这在一定程度上造成 了穿戴的不便。采用这种传感器的 优势在于可以在肌肉运动之前提前得知人的 运动意图，这是因为人在动作之前大脑会通过神经向肌肉发送持续的电脉冲， 当这种电脉冲传输至肌肉附近时，这里的神经接近皮肤表层，在相应位置就可 以采集到微弱的肌电信号，只要能够准确地识别这种肌电信号，就可以做到在 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 哈尔滨工业大学

32、工学硕士学位论文 肌肉动作之前判断出人的运动意图，可以为下肢肌肉瘫痪的残疾人提供助力。 HAL-5除了基于肌电信号的控制策略外，还具有学习人体步态的能力 21，能够 通过很短的时间来适应不同的行走习惯。 (3) 法国 “ 大力神 ” 助力外骨骼 “ 大力神 ” 可穿戴式助力外骨骼项目由法国武器装备总署制定，目前己研制 成功，正处在测试阶段。这种外骨骼旨在能够辅助士兵增强其在战场上的负重 能力和持久作战能力。图 1-6所示为穿戴 “ 大力神 ” 的整体外貌。 图 1-6 “ 大力神 ” 助力外骨骼 “ 大力神 ” 外骨骼主要由机械腿、机械臂、背部支撑架、机械装置、计算 机和电子装置组成，使穿戴者

33、能够轻松背负重物。 “ 大力神 “ 具有 100千克的 负重能力，靠电池提供能量，在满负载的情况 下可以保持 l km/h速度连续行走 40千米。该外骨骼除了用于步兵的长途行进，还可以协助消防队员、救灾人员 背负设备至道路受阻的作业地点，甚至可以在医疗康复领域为残疾患者提供一 种恢复行走能力的工具。 从结构上看， “ 大力神 ” 外骨骼相当紧凑，密实度很高。髋关节和膝关节各 有一个自由度，踝关节有两个自由度。采用一种体积小出力大的高能量密度电 机驱动，分别在髋关节、膝关节和踝关节处设置了主动关节。 1.2.2国内研究现状 国内从事下肢助力外骨骼的科研院所主要有：哈尔滨工业大学、哈尔滨工 程大学

34、、浙江大学、合肥智能机械研宄所等。 (1) 哈尔滨工程大学研制的气动助力机械腿 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 图 1-7哈尔滨工程大学气动助力机械腿 图 1-7所示为哈尔滨工程大学所研制的气动助力机械腿，穿戴时大腿和小 腿需要与人体捆绑，利用气动肌肉代替电机作为动力源 22，属于柔性驱动，有 很好的力控制特性和缓冲效果。髋关节和膝关节各有一个伸展 /弯曲自由度，该 外骨骼取消了足部结构，只有两个腿杆。通过腿杆与人体

35、之间的力传感器来判 断人的运动意图。 (2) 中国科技大学研制的并联式外骨骼关节 图 1-8并 联式外骨骼关节 外骨骼的多自由度关节通常是通过单自由度转动关节串联而成，中国科技 大学研制了一种并联式外骨骼髋关节 23。该关节通过腰部基座与人体固定，末 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 端与大腿通过金属带连接，中间是由三个电机独立驱动的三个直线导杆，整体 上构成了一个三自由度并联机构，通过控制三个电机的运动可以实现末端在

36、髋 关节三个方向的摆动。它相对于串联型的外骨骼腿杆优势在于没有外置偏差， 缺点是转动范围小。 1.2.3人体运动分析及外骨骼动力学仿真研究现状 (1) 人体和行走相关数据的获取 目前人体和行走相关数据的获取方法包括以下几种： 1)基于临床医学和人 机工程学的研宄成果获得人体的关节的自由度分布和角度范围； 2)通过图像扫 描采集的手段对人体行走过程在计算机中进行模拟，获取人体行走的运动数据； 3)在仿真环境下建立人体模型，进行行走过程的运动学和动力学仿真分析。 (2) 外骨骼的动力学仿真 对外骨骼的动力学的仿真研究目前还处在单独行走仿真的阶段，首先对单 腿支撑相和双腿支撑相分别进行建立拉格朗日方

37、程，然后以此作为仿真环境下 求解器的方程，如图 1-9所示，通过规划关节角度轨迹来近似类模拟行走过程。 图 1-9外骨骼单独行走动力学仿真 1.2.4能源及驱动单元技术研究现状 (1)能源问题 一一 连续工作时间短 下肢助力外骨骼研究存在的最突出的问题是连续工作时间短，也是阻碍外 骨骼实用化的关键因素。针对这一问题，目前没有很好的解决方法，所尝试的 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 途径如下： 1)研究新的动力元件，比

38、如 BLEEX研制的新型内燃机； 2)通过 降低外骨骼系统的自重和摩擦来提高驱动效率，但由于负重无法减小，该方法 的效果很有限； 3)增大电池的容量，但这也伴随着体积和重量的增大。 (2)驱动方式 外骨骼的研宄中涉及到多种驱动方式，包括电动、液动和人体肌肉。可以 分为刚性驱动和柔性驱动两类，刚性驱动是最为常见的驱动方式，而柔性驱动 一般是指传统的刚性驱动器，比如伺服电机，与一个弹性元件串联。目前应用 于机器人上的柔性驱动器主要有两类：串联弹性驱动器 （ Series Elastic Actuators) 和人工肌肉。 1) 串联弹性驱动器 图 1-10串联弹性驱动器原理图 图 1-10展示了串

39、联弹性驱动器 38_4 的原理，该驱动器由电机经过传动机构 然后与一个弹簧串联组成。负载直接与弹簧相连，输出力等于弹簧的弹性力， 大小由弹簧的形变量决定，如果是线性弹簧，输出的力就与弹簧变形量成正比。 输出力的大小可以通过测量电机位移与执行器末端位移的差值得出，因此可以 把力矩控制转化为位置控制。 串联弹性驱动器无需力传感器，结构简单。电机可以配合多种弹簧形式， 结构自由，安装位置不受限制。一个关节自由度只需要一个电机，控制简单， 系统可靠性高。图 1-11所示为一种直线式串联弹性驱动器。 图 1-11直线式串联弹性驱动器 2) 人工肌肉 人工肌肉是由外部提供的压缩流体或压缩气体来驱动，能够输

40、出较大的力， 功率 /质量比大，其最大的特点是作动方式与人体肌肉极为相似，图 1-12为 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Baldwin在 1986年设计的一款气动人工肌肉，具有高轻度、柔顺性好等特点。 它结构构简单，由外部的高强度纤维编织层包裹内部的橡胶气囊组成。安装方 便，无需复杂的传动机构，使用时直接连接在在关节两端，如图 1-13所示。通 过控制输入气体的压力工作，当输入气压增大，由于外层无法伸缩，气囊会朝

41、着刚度增大的方向变形。径向膨胀，轴向缩短，末端就可以输出拉力，以此来 牵动关节转动。当压力逐渐减小，肌肉恢复原长。 图 1-12 Baldwin人工肌肉 由于气体的膨胀过程相对缓慢，运动相应速度比较慢，有迟滞 现象，不适 合快速相应的应用场合，另外线性度差，这些使得对人工肌肉的控制具有一定 困难，而且需要一套专门的气动装置，增加了系统的复杂性。 比较，如表 1-1所示。 表 1-1柔性驱动方式性能对比 串联弹性驱动器 人工肌肉 结构 简单 较简单 动力源 伺服电机 液动 /气动 柔性元件线性度 好 差 -10- 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/ 哈尔滨工