Линейный привод с характеристиками силы биологической мышцы
Simscape / Жидкости / Газ / Приводы
Блок Air Muscle Actuator (G) моделирует линейный привод, популярный в робототехнике для его характеристик, напоминающих о биологической мышце. Привод включает расширяемый мочевой пузырь в плетеном интерпретаторе. Когда мочевой пузырь герметизируется, пара расширяется и одновременно сокращается, производя в их заглушках сжимающуюся силу. Мочевой пузырь герметизируется в порте Gas A; сила порождена в портах Mechanical Translational R и C.
Воздух вторгается расслабленное состояние
Воздушные мышцы часто устанавливаются в парах — одна мышца, служащая участником состязания, другой как антагонист. Пары этого вида распространены в человеческом теле, куда бицепс (в руке) сопровождает трицепс, и квадрицепс (на участке) сопровождает подколенные сухожилия. Мышцы присоединяют в одном конце соединению, но при смещении, чтобы произвести крутящий момент. Когда крутящий момент привода отличается от нуля, и если загружающие условия позволяют, соединение вращается.
Масса и энергетические балансы привода как описано для блока Translational Mechanical Converter (G). Сила привода, однако, основана на стандартном уравнении Chou-Hannaford (с двумя коррекциями, сделанными для предположений упрощения об исходной модели). В его исходной форме уравнение Chou-Hannaford дает:
где:
F является сжимающейся силой, порожденной приводом на его концы. Индекс C-H обозначает теоретическое значение исходной модели Chou-Hannaford.
D является диаметром блока интерпретатора и мочевого пузыря. Индекс M обозначает его максимальное теоретическое значение — что, в котором оплетки интерпретатора под прямым углом к его продольной оси.
P является абсолютным давлением в мочевом пузыре (измеренный против среды, внешней на привод).
L является длиной привода (расстояние между механическими портами R и C.
l является естественной длиной оплетки (прежде чем это будет расширено в герметичном мочевом пузыре). Оплетки, когда они - рана о продольной оси привода, всегда более длинны, чем сам привод).
Максимальный теоретический диаметр привода задан как:
где n является количеством поворотов, которые оплетка делает о продольной оси привода.
Неявный в уравнении Chou-Hannaford предположения о бесконечно тонком мочевом пузыре и интерпретаторе и о неэластичных оплетках, неспособных к протяжению. Оба предположения могут понизить точность модели и корректируются для в этом блоке. Коррекция для протяжения в оплетке заменяет постоянную длину l на переменную длину l*:
где l является естественной длиной оплетки, используемой в исходном уравнении Chou-Hannaford и:
C является термином коррекции для протяжения оплетки.
E является модулем Янга эластичности для материала оплеток.
d является диаметром скрутки в оплетке (каждая оплетка, являющаяся пакетом плотно переплетенных скруток).
Термин коррекции для оплетки, простирающейся, задан как:
где N является скрутками общего количества в плетеном интерпретаторе. Коррекция для толщины мочевого пузыря и интерпретатора добавляет в общую силу привода фактор:
где t является совокупной толщиной мочевого пузыря и интерпретатора и индекса T обозначает коррекцию для толщины. Общая сила привода:
где длина скрутки, используемая в вычислении термина Трубочки-из-теста-Hannaford, является переменной l*. Этой силе противодействуют в пределах расширения и сокращения поступательные жесткие упоры. Они моделируются как описано для блока Translational Hard Stop.
Нет никакого сопротивления потока между газовым входом (порт A) и внутренней частью привода.
Нет никакого теплового сопротивления между стеной привода (порт H) и газом, который это заключает.
Привод герметичен и не протекает.
Эффекты трения и инерции проигнорированы.
Мочевой пузырь и интерпретатор являются совершенно цилиндрическими, неважно, их уровень инфляции.
Продольная эластичность мочевого пузыря проигнорирована.
Fan (G) | Translational Mechanical Converter (G) | Translational Hard Stop
