目前，歐美及日本等先進國家已有成功將氣壓撓性致動器應用於氣壓肌肉仿生機器人、氣壓仿生行走機械以及氣壓輔助復健醫療器材等相關研究。氣壓撓性致動器又稱為氣壓肌肉致動器，其主要特性是可以用來取代實際人類肌肉功能，模擬真實肌肉的行為模式，故簡單來說，氣壓肌肉致動器是一種類似人類肌肉特性的柔性驅動器，可在醫療操作、復健工程及生物醫學等領域加以運用。但商用化產品的缺點是結構較為複雜且昂貴，而且目前相關研究主題都只探討一維自由度的動態行為模式。因而本文將提出全新設計概念並實作出具簡化且低成本之自製氣壓肌肉致動器，藉由其可控軸向收縮的特性來建構一並聯式四軸氣壓撓性手臂。預期這項研發未來將可做為殘障人士之手臂輔具之用途。另外，本文除了成功建立人工手臂輔具的運動模型之外，其一大特色是透過單一陀螺儀感測器來進行四個撓性致動器之個別閉迴路控制，另外，也簡化利用2個比例方向閥來控制四個撓性致動器之氣壓壓力值，使其具有降低成本、控制容易之特點，進而達到良好的定位效果，最後並完成人工手臂輔具之完整運動姿態控制。
氣壓肌肉致動器(Pneumatic Muscle Actuator)的主要特色是可以模擬真實肌肉的行為模式，以減少真實肌肉在作業中所產生的危險，因此氣壓肌肉致動器目前在工業機器人、醫療復健器材等領域已被證實會有廣泛的應用潛力。另外，隨著計算機技術、機器人技術以及控制理論的快速發展，預期未來氣壓肌肉致動器的應用將越來越普遍。參考最近幾年的國內外研究文獻，可看出目前先進國家已經成功發展出各種型式或用途不同的氣壓肌肉致動器；但是，反觀國內，這方面的研究卻相對少見，且國內相關研究所使用的氣壓人工肌肉致動器大都由國外進口商用化產品來建置其機構，除成本相對提高外也將阻礙了國內生醫及醫療輔具器材的發展與進步。但是從另一方面來看，正由於氣壓肌肉是一種具有柔性的致動器，故其最大缺點是很難精確的進行控制，因而若要使氣壓肌肉致動器實用化，還需要解決許多問題。因此，本文主要目的是希望能研發出一項全新自製且低成本的氣壓肌肉致動器，希望能在國內持續推廣氣壓肌肉致動器及其應用。
氣壓人工手臂運動之硬體架構
並聯式氣壓撓性人工手臂輔具之硬體架構
本文所建立之並聯式氣壓撓性人工手臂輔具為一封閉並聯式連桿機構，其機構為：主體由兩剛體(Rigid Body) 所組成，其中固定之剛體為基座(Base)，可動之剛體為平台 (Platform)，藉由四個幾何拘束件所連接，平台的姿態由四個幾何拘束件所驅動。
本文所研究之並聯式氣壓撓性人工手臂輔具示意圖，如圖1所示，包含上下兩平板，連接兩平板之四個幾何拘束件為四根可收縮的氣壓撓性致動器 (Pneumatic Muscle Actuator)，形成六面體之機構，其上平台之接頭皆為萬向接頭(Universal Joint)。本系統為電控比例氣壓式，當系統經過氣壓作動使氣壓撓性致動器作直線來回伸縮時，藉由氣壓撓性致動器的相互牽制與各個接點的旋轉效果使氣壓撓性手臂做出各種姿態，如：上下(Heave)、左右(Sway)、
俯仰(Pitch)、偏航(Yaw)。
伸縮型氣壓人工肌肉
圖2所示為本文自製之一維自由度氣壓肌肉致動器設計圖，由圖中可知氣壓肌肉致動器包括一個矽膠材料之軟管，再利用玻璃纖織網包覆矽膠管。當氣壓肌肉致動器充氣時，則矽膠管會開始膨脹，由於外圍所包覆玻璃纖織網會對矽膠管的徑向膨脹產生拘束力，進而使矽膠管的徑向膨脹力被轉換為軸向膨脹力，藉此氣壓肌肉致動器將具有伸縮特性的效果。本文所設計之氣壓肌肉致動器長度為 200mm、內部矽膠管直徑為 12mm，另由圖2中亦可看出當通入氣壓後，氣壓肌肉致動器將產生軸向收縮變形。……(更多內容，請見機械新刊雜誌)
