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申请/专利权人：华中科技大学

摘要：本发明公开了一种并联柔性机械腕的控制方法，该并联柔性机械腕包括上表面、下表面及安装在上表面与下表面之间的三个人工肌肉；每个人工肌肉均包括圆柱形的硅胶主体，所述硅胶主体内部包覆有多组镍钛记忆合金线圈、磁铁与霍尔元件；该方法包括如下步骤：S1、上位机向微控制器发送指令，微控制器输出PWM信号，PWM信号经由放大器放大后作用在需控制的镍钛记忆合金线圈两端；S2、镍钛记忆合金线圈通电后发热，使其长度发生改变，进而引起对应的磁铁与霍尔元件之间的距离发生改变；S3、霍尔元件输出电压经过AD转换器输入微控制器，进而计算对应的人工肌肉的实际长度；S4、通过每个人工肌肉的实际长度，计算出唯一确定的并联柔性机械腕的位姿。

主权项：1.一种并联柔性机械腕的控制方法，其特征在于，该并联柔性机械腕包括上表面20、下表面30及安装在上表面20与下表面30之间的三个人工肌肉10；三个人工肌肉10结构相同，且三个人工肌肉10相互平行，均匀分布在上表面20与下表面30之间，每个人工肌肉10均包括圆柱形的硅胶主体6，所述硅胶主体6内部包覆有多组镍钛记忆合金线圈2、多个磁铁4与多个霍尔元件5；该方法包括如下步骤：S1、上位机向微控制器发送指令，微控制器输出PWM信号，PWM信号经由放大器放大后作用在需控制的镍钛记忆合金线圈2两端；S2、镍钛记忆合金线圈2通电后发热，使其长度发生改变，进而引起对应的磁铁4与霍尔元件5之间的距离发生改变；S3、霍尔元件5输出电压经过AD转换器输入微控制器，进而计算对应的人工肌肉10的实际长度；S4、通过每个人工肌肉10的实际长度，计算出唯一确定的并联柔性机械腕的位姿；在步骤S4中，计算出唯一确定的并联柔性机械腕的位姿的步骤具体包括：分别记三个人工肌肉10的长度为l1、l2和l3，以及记并联柔性机械腕的中心曲线的长度为l0，三个人工肌肉10在半径为D2的圆上以120°均匀分布；将单个人工肌肉10的曲线运动视为圆弧运动，定义人工肌肉10的弯曲角度为β，弯曲曲率半径为R，偏转角度为α；三个人工肌肉10的偏转角度α1、α2、α3和并联柔性机械腕中心曲线偏转角度α0的关系如下： 基于公式1.1、1.2和1.3推导出三个人工肌肉10的偏转角αii＝1,2,3满足关系式： 定义人工肌肉10的弯曲曲率半径为Rii＝1,2,3，推导出三个人工肌肉10的弯曲曲率半径Ri和并联柔性机械腕的中心曲线的曲率半径R0的关系如下： 由式1.4和式1.5推导并联柔性机械腕的中心曲线长度l0和三个人工肌肉10的长度li的关系如下： 定义并联柔性机械腕的弯曲曲率ξ，中心曲线长度l0和弯曲角度β具有关系：ξl0＝β；结合式1.5和式1.6，得到并联柔性机械腕的弯曲曲率ξ满足如下关系： 结合式1.5和式1.8，得出并联柔性机械腕的中心曲线偏转角度α0和弯曲曲率ξ的关系，并且可以得出并联柔性机械腕的中心曲线偏转角度α0与三个人工肌肉10的长度li的关系如下： 通过式1.9和式1.10计算并联柔性机械腕的中心曲线偏转角度α0和弯曲曲率ξ，进而推出三个人工肌肉10各自的偏转角度αii＝1,2,3，唯一确定并联柔性机械腕的位姿。

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