福祉科普 | 這個肌肉全靠吹

2020-08-01 福祉科創


氣動人工肌肉是一種體積小巧、柔軟、重量輕、工作簡單、容易控制的仿生學產品,它由壓縮空氣驅動作推拉動作,其過程就像人體的肌肉運動。截至到今天，已經有60多年的發展歷史，最早是外科大夫Mickken一次偶然的機會發現，由此拉開了氣動肌肉在結構、建模、控制等方面的研究。

氣動肌肉主要包含彈性管、編制網、金屬卡箍三種結構。彈性管充氣會變形，編制網約束彈性管，將彈性管徑向的膨脹轉變成軸向的收縮，從而形成線性驅動效果。

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氣動肌肉收縮原理[原創]

氣動肌肉在機器人方面的應用最早追溯到1997年，一篇發表在ICRA國際會議的文章，是由日本輪胎公司Bridgestone開發的爬壁機器人，該機器人由自研的Rubbertuator氣動肌肉驅動。

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氣動肌肉驅動的爬壁機器人[原創、侵刪]


如今，市面上常見的氣動肌肉產品是由德國FESTO公司和英國Shadow公司產品。FESTO公司使用氣動肌肉研發出一款完全由氣動肌肉驅動的手臂，整條手臂共包含18根氣動肌肉，為實現氣動肌肉關節的轉動，採用類似人類的肌肉布置方案——拮抗式安裝。


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氣動手臂[原創]


日本東京工業大學引入肌肉纖維的概念，採用更加細長的彈性管仿人類肌肉纖維，集合多條肌肉纖維形成肌肉束，研究開發了肌肉、骨骼全仿人機器人，並實現了機器人踢球的動作，為研究肌肉協同、肌肉配置方案、肌肉控制提供了寶貴的經驗。

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全仿人機器人 [原創]

此外，日本東京大學JSK實驗室，開發的人形機器人族，極大的促進了氣動肌肉在機器人應用上的發展，JSK的機器人有腱太、小太郎、小次郎、腱子、腱志郎、腱悟郎等系列。JSK在人形機器人方面的研究涵蓋結構設計、驅動優化、控制算法等方面，研究極具延續性。

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腱太


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小太郎


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小次郎


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腱臓


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腱志郎[原創]


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腱悟郎[原創]

作為一種具有生物肌肉特性的新型人工肌肉驅動器，氣動肌肉的應用和發展前景是非常廣闊的，利用氣動肌肉良好的柔順性、輕巧性、環保性好等優點，以氣動肌肉驅動的各種機構及機器人正得到越來越多的研究和應用。


參考文獻

[1] Pack R T, Christopher Jr J L, Kawamura K. A rubber actuator-based structure-climbing inspection robot[C]. Albuquerque: Proceedings of the 1997 IEEE International Conference on Robotics and Automation,1997,3:1869-1874.

[2] Tran Trung Nguyen, Christoph Ament, Mike Eichhorn. A Nonlinear Control Design of the 4-Axis Kinematic Manipulator AirArm Driven by Pneumatic Muscle Actuators[C].2009 IEEE International Conference on Control and Automation Christchurch, New Zealand, December 9-11, 2009,2341-2347.

[3] Yuki Asano, Shinsuke Nakashima, Toyotaka Kozuki, Soichi Ookubo, Iori Yanokura, Youhei Kakiuchi, Kei Okada, Masayuki Inaba: Human Mimetic Foot Structure with Multi-DOFs and Multi-sensors for Musculoskeletal Humanoid Kengoro, in Proceedings of The 2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp.2419-2424, 2016.

[4] Shunichi Kurumaya, Koichi Suzumori, Hiroyuki Nabae, Shuichi Wakimoto. Musculoskeletal lower-limb robot driven by multiflament muscles[J]. Robomech Journal,2016,3:18,1-15.

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