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龙图腾网获悉浙江谱麦科技有限公司申请的专利气动人工肌肉驱动的机器人的关节控制仿真方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117182884B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-12发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311206078.4，技术领域涉及：B25J9/10；该发明授权气动人工肌肉驱动的机器人的关节控制仿真方法是由陈旭雯;王丽娜;张翔;祖洪飞设计研发完成，并于2023-09-18向国家知识产权局提交的专利申请。

本气动人工肌肉驱动的机器人的关节控制仿真方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种气动人工肌肉驱动的机器人的关节控制仿真方法，包括以下步骤：步骤1，建立单根气动人工肌肉的三元素模型；步骤2，利用三元素模型计算驱动单根气动人工肌肉的自适应反步滑模控制器；步骤3，搭建驱动单根气动人工肌肉的关节仿真模型；步骤4，将气动人工肌肉运用到关节中。本发明具有气动人工肌肉控制效率高和控制精度高的特点。

本发明授权气动人工肌肉驱动的机器人的关节控制仿真方法在权利要求书中公布了：1.一种气动人工肌肉驱动的机器人的关节控制仿真方法，其特征是，包括如下步骤： 步骤1，建立单根气动人工肌肉的三元素模型： 三元素模型可描述为如下数学表达式： 气动人工肌肉收缩时：BP＝B0+B1P 气动人工肌肉伸长时：BP＝B2+B3P FP＝F0+F1P 其中，M为负载的质量，g为重力加速度，P表示输入气压，FP为收缩单元产生的有效力，BP为阻尼系数，KP为弹簧系数，FP、BP和KP均是关于压力P的一次函数；B0、B1、B2、B3、F0和F1均为常数；x为气动人工肌肉的位移，当x处于初始状态时，x＝0；是x的一阶导数，表示运动的速度；是x的二阶导数，表示运动的加速度； 步骤2，利用三元素模型计算驱动单根气动人工肌肉的自适应反步滑模控制器： 将三元素模型表示成状态空间表达式： 其中，x1为气动人工肌肉运动时的实际位移，为x1的一阶导数，表示气动人工肌肉运动时的速度；x2为气动人工肌肉运动时的实际速度，为x2的一阶导数，表示气动人工肌肉运动时的加速度；u1为气动人工肌肉的输入气压P；K0和K1均为正的常数，d为关节运行时总的扰动； 设定关节的位置跟踪误差Z1为： Z1＝x1-x1d 其中，x1d为气动人工肌肉运动时的期望位移； 则有： 其中，为Z1的一阶导数，为x1d的一阶导数，即气动人工肌肉运动时的期望速度； 设定Lyapunov函数V： 则有： 其中，为V的一阶导数； 引入虚拟变量α1，并设定x2和α1的状态误差为Z2，即： Z2＝x2-α1 设定α1为： 此时有： 则有： 若Z2→0，即x2→α1，此时有： 根据LaSalle不变集原理，当时间t→∞，有Z1→0，于是x1→x1d，三元素模型实际输出能够追踪预定轨迹，三元素模型是稳定的；但目前没有足够的条件得出Z2→0，无法保证三元素模型稳定，此时，设定滑模面函数s为： 其中，c为滑模面系数，为正的常数；结合三元素模型的状态空间表达式，则有: 其中，为s的一阶导数，是x1d的二阶导数，即气动人工肌肉运动时的期望加速度； 当t→∞，若s→0，有Z1→0，进而Z2→0，便可得出自适应反步滑模控制器是稳定的；同时为了避免采用总扰动d的上界，采用参数自适应控制对其进行估计；假设自适应反步滑模控制器的总不确定性的变化十分缓慢，即d的一阶导数为此，设定新的Lyapunov函数V1为： 其中，为d的估计误差，且有为d的估计值，μ为正的常数，则有： 其中，为V1的一阶导数，为的一阶导数，为d的一阶导数，为的一阶导数； 由于总不确定性的变化十分缓慢，即则有： 结合则有： 进而，设定自适应反步滑模控制器的输出u1为： 其中，β和k2均为正的常数，sgns为关于s的符号函数，-k2s+βsgns为滑模控制器的指数型趋近律，并设定自适应律为： 将设定的控制器输出u1及自适应律代入函数中，则有： 其中： |s|为s的绝对值； 若A为正定矩阵，则又有： 其中，|A|是A的行列式；从上式可知，只要适当的选取c、k2和k1的值，便可使A为正定矩阵，进而使当t→∞时，s→0，从而Z1→0,于是有x1→x1d，因此，所设定的控制器输出u1及自适应律可保证三元素模型的稳定性； 步骤3，搭建驱动单根气动人工肌肉的关节仿真模型： 采用MATLAB的Simulink模块搭建关节仿真模型： 首先利用Simulink的Signal模块设定关节仿真模型的期望轨迹x1d，使用Simulink的Derivative模块对期望轨迹x1d进行微分，分别得到和自适应反步滑模控制器和三元素模型采用Simulink的Function模块进行编写，自适应反步滑模控制器和三元素模型中的各个参数采用Simulink的Constant模块进行设定，利用Simulink的Saturation限幅模块对自适应反步滑模控制器的输出u1进行限幅，防止其超出气动人工肌肉的工作气压，被控对象的总扰动d由随机函数发生器UniformRandomNumber模块模拟，自适应反步滑模控制器的输出经过Simulink的Integrator模块积分后得到x2，再次积分后得到气动人工肌肉的实际运行轨迹x1，最后采用Simulink的Scope模块记录仿真结果； 步骤4，将气动人工肌肉运用到关节中： 步骤4-1，建立气动人工肌肉驱动的机器人的关节数学模型； 步骤4-2，根据关节对象控制特征的不同，对自适应反步滑模控制器加以改进，将其运用于关节数学模型中。

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