气动人工肌肉是由纤维包裹着的橡胶管和连接在两端端盖组成,当充入压缩空气后,气动人工肌肉在轴向上收缩径向上膨胀,与此同时产生收缩力。与电器和液压驱动器相比,气动人工肌肉驱动器响应迅速、功率/质量比高、功率/体积比高,并且具有类似于生物体肌肉的柔顺性。正是由于这些优势,气动人工肌肉驱动器应用广泛,尤其在恢复治疗和机器人运动控制领域,所以气动人工肌肉驱动器的研究对于其应用具有重要推动作用。本课题以气动人工肌肉及其驱动控制的并联机构作为研究内容,主要工作如下:首先,研究了气动人工肌肉工作原理,建立了基于功能原理的人工肌肉静态模型和气动人工肌肉BP神经网络静态模型,搭建了静态实验台,并通过实验结果比较了两种模型的优缺点。然后,根据三元素现象模型(收缩系数、弹性系数和阻尼系数),研究了FESTO公司DMSP系列的气动人工肌肉动态特性,通过实验表达了这三个参数与气压和负载关系,结果表明收缩力系数与气压为线性关系,弹性系数与负载在高压区为线性关系,阻尼系数在高压区基本不变。最后,根据要求设计了气动人工肌肉驱动的三自由度转动并联机构,研究了该运动平台运动学逆解,给出了运动平台在转动过程中力矩平衡条件,推导了该并联机构速度和加速度关系,建立了基于凯恩法的动力学模型,搭建控制实验台,根据功能原理研究的静态模型构建控制系统,通过实验结果比较了开环和闭环两种控制效果。本课题研究了气动人工肌肉静态模型、动态模型和其驱动的并联机构,本文对人工肌肉有了更深入的理解,提高了人工肌肉控制精度,加速了气动人工肌肉驱动机构的应用。