[发明专利]一种基于气动肌肉的恒力牵引控制系统

权利要求书

1.一种基于气动肌肉的恒力牵引控制系统，其特征在于，包括力传感器、气动肌肉、处理模块和气动驱动控制模块，其中：

所述力传感器，用于获取气动肌肉的实时牵引力，并将所述实时牵引力发送到所述处理模块；

所述气动肌肉，用于通过所述气动驱动控制模块提供的压缩空气，产生牵引力，所述气动肌肉的前端连接所述力传感器；

所述处理模块设置在上位机中，用于将所述实时牵引力和预设牵引力进行对比，并通过逐次逼近法对比较结果进行处理，得到所述气动肌肉的单次气压变化量；所述处理模块包括：

第一处理单元，用于获取最大预设牵引位移对应的最大气压值P_max；

第二处理单元，用于根据所述最大气压值P_max，通过逐次逼近法获取单次气压变化量ΔP_N，所述第二处理单元具体用于：

步骤S1，对所述最大气压值P_max进行N等分，得到单次气压初始值其中，表示预设的单次最大气压调节量；

步骤S2，将所述单次气压初始值P₀对应的牵引力和所述预设牵引力F_s进行对比，若则若则以根据对比结果得到本次单次气压值P₁；

步骤S3，将本次单次气压值P₁对应的牵引力和所述预设牵引力F_s进行对比，若则P₁＝P₂，并根据单次气压变化量ΔP₁对所述气动肌肉的实时牵引力进行调整；否则，将本次单次气压值P₁作为下一次迭代的单次气压初始值，再次执行步骤S2，直到以根据得到的单次气压变化量ΔP_N对所述气动肌肉的实时牵引力进行调整；

所述气动驱动控制模块的气口通过气管连接所述气动肌肉的后端气口，用于对所述气动肌肉进行供压和气压监控，并根据所述单次气压变化量对所述气动肌肉的实时牵引力进行调整，若调整后的实时牵引力和所述预设牵引力相同，则完成所述气动肌肉的恒力牵引控制。

2.根据权利要求1所述的基于气动肌肉的恒力牵引控制系统，其特征在于，所述系统还包括：拉绳位移传感器，所述拉绳位移传感器通过导线和所述气动肌肉的两端进行连接，用于测量所述气动肌肉在拉伸和收缩时的实时行程。

3.根据权利要求2所述的基于气动肌肉的恒力牵引控制系统，其特征在于，所述拉绳位移传感器包括：位移保护单元，用于对所述气动肌肉的拉伸和收缩的位移进行控制，以使得所述实时行程不大于最大预设牵引位移。

4.根据权利要求3所述的基于气动肌肉的恒力牵引控制系统，其特征在于，所述位移保护单元具体用于：

若所述气动肌肉的实时行程不大于所述最大预设牵引位移时，则保持所述气动肌肉的当前气压值；

若所述气动肌肉的实时行程大于所述最大预设牵引位移时，则对所述气动肌肉进行减压，以使得所述气动肌肉的实时行程减小。

5.根据权利要求1所述的基于气动肌肉的恒力牵引控制系统，其特征在于，所述气动驱动控制模块包括第一气动驱动单元、第二气动驱动单元和第三气动驱动单元，其中：

所述第一气动驱动单元，用于当所述实时牵引力小于所述预设牵引力时，对所述气动肌肉进行加压，以使得所述气动肌肉收缩，从而增大牵引力；

所述第二气动驱动单元，用于当所述实时牵引力等于所述预设牵引力时，维持所述气动肌肉的当前气压，以使得牵引力保持不变；

所述第三气动驱动单元，用于当所述实时牵引力大于所述预设牵引力时，对所述气动肌肉进行减压，以使得所述气动肌肉伸长，从而减小牵引力。

6.根据权利要求1所述的基于气动肌肉的恒力牵引控制系统，其特征在于，所述气动驱动控制模块是通过经典PID控制算法，根据所述单次气压变化量对所述气动肌肉的实时牵引力进行调整。

7.根据权利要求1所述的基于气动肌肉的恒力牵引控制系统，其特征在于，所述第二处理单元还用于：

在通过逐次逼近法对所述气动肌肉的实时牵引力进行调整之后，所述气动肌肉的实时牵引力与所述预设牵引力相等时，若所述恒力牵引控制系统出现微扰动，则通过单次气压变化量对所述实时牵引力进行调整。