气动人工肌肉作为一种新型的气动执行器(或驱动器),由于可以直接驱动、结构简单、动作灵活、易于控制、功率/重量比大等特点,国内外众多学者对其进行了大量的研究工作,在机器人领域的研究和应用有了较大的进展,并取得了初步的成效。气动柔性驱动器FPA采用橡胶管内嵌螺旋钢丝结构,除了具有典型人工肌肉驱动器的特点外,比较之下,其刚性要好得多。基于FPA,设计了气动柔性弯曲关节、并在此关节的基础上,设计了三关节柔性手指。 本文分析了柔性手指的特性,建立了动力学模型,给出了手指的运动学方程的求解,对冗余手指逆向运动的解进行了优化。研究了人类手指的结构及其运动过程,根据理论分析和实验结果推导得出人类手指的运动规律,并根据这个规律对柔性手指的运动轨迹进行规划。 根据神经网络理论,利用BP算法设计了神经网络控制器,对手指的运动进行控制,使其按预期规划轨迹运动。对手指的轨迹规划和运动控制进行了实验研究,利用数据手套对手指关节的弯曲角度进行反馈,以实现手指末端的位置检测。实现了模拟人类手指运动目的,为以后的多指灵巧手研究打下了基础。