robot 機器人

ㄧ、前言
人工氣壓肌肉驅動器 （Pneumatic muscle actuator, PMA）是一種學習生物體運動原理，將外界能量轉換而成具有類似人體肌肉特性的柔性驅動器。它主要是由彈性橡膠或塑膠，以纖維狀編織成圓柱型，如圖一所示 [1]，當管內壓力升高，它沿半徑方向膨脹，於是產生圓周方向的張力，在經纖維的力轉換作用，便成為軸向的收縮力。因此，改變橡膠管內的空氣壓力大小，便 能調節人工氣壓肌肉的收縮與伸長狀態。
 

圖一 人工氣壓肌肉驅動器

人工氣壓肌肉驅動器的優點有：1.結構簡單。2.具有柔順性。3.動作平滑，無相對摩擦運動件。4.高功率/自重比（1kW/kg3），高功率/體積比（1W/cm3），能量轉換效率高。5.可實現多自由度的運動及操作。6.操作過程中不產生熱、或其他有害物質。
第 一個發展的氣壓肌肉已超過35年，稱為McKibben artificial muscle[1]，是屬於線性型，它是由壓縮到6bar的二氧化碳氣體所驅動。Takuma[2]等人以McKibben型驅動器發展被動式三自由度氣 壓肌肉機器人，由於採用被動式，其中一隻腳只有一個自由度，藉由行走的慣性而移動，因此動作並不靈活。Caldwell[3]等人開發氣壓肌肉驅動器的兩 足機器人，共有四個自由度，包含兩個膝關節及髖關節轉動。Gazzani[4]等人採用氣壓系統構成行走式輔助之復健機器人。 Vanderborght[5]等人製造一個高150cm、重33kg的兩足機器人，已經接近人類實際大小。Vermeulen[6]等人採用多項式簡化 兩足步行機器人隻腿部軌跡。以上為使用柔順性驅動器的兩足機器人發展現況，但是未必滿足性能需求，因此本文使用模糊滑動模式控制（Fuzzy Sliding Mode Control, FSMC）應用在八自由度兩足機器人作為控制器的運算，並以CCD來擷取人類步行模式，利用MATLAB軟體來模擬左右腳行走時的軌跡變化，來作為機器人 控制命令，以達到理想的行走性能。