智能助行机器人辅助起立研究

发布时间：2020-12-16 00:54

　　随着老年人以及失能人口数量的不断增长,需要越来越多的护工照顾他们的日常起居,这种方式不仅费用昂贵,并且他们也很少能得到细致、精心的照顾。起立是日常生活中最常见的运动,但由于老人肌肉萎缩或一些疾病的原因,很难单独完成起立运动,这不利于身心健康,所以康复机器人受到广泛关注。本文提出一种辅助使用者完成起立运动的机器人。首先,为简化起立过程分析将人体下肢近似为左右对称,并且起立运动近似为左右对称的运动。本文在二维矢状平面内,将人体简化为由大腿、小腿和躯干组成的三连杆模型,利用D-H方法描述起立过程位姿,并建立简化人体模型空间坐标系。其次,对简化人体模型进行运动学分析。通过传感器采集起立过程中人体下肢三个关节角度,并拟合采集到的角度信息,得到各关节角度与起立时间的函数表达式,利用机器人连杆递推方法分析起立过程中人体下肢运动。获得的运动学参数包括:各关节及躯干的运动轨迹、速度、角速度、加速度等。然后,对起立过程进行动力学分析。通过逆动力学分析,得到膝关节的力/力矩。利用牛顿-欧拉动态平衡方程分析,计算整个系统的动能和势能。利用MATLAB中的SimMechanics软件仿真,并对比计算结果与仿真结... 

【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

预期寿命趋势

第1 章 绪论随着国家国力的提高、科技的进步、生活水平的提升，又出现了一类不同的机器人——康复机器人，康复机器人的出现不仅弥补了传统康复治疗方法的不足，并且也为使用者的生活起居带来便利。辅助起立机器人是近年兴起的一种康复机器人，它通过提供被动或主动的辅助力帮助老年人或下肢残障人群完成起立动作。起立过程是人们每天反复重复的运动之一，也是行走、上下楼梯、抓取物体等复杂运动的基础[1]。如何科学地为使用者提供辅助力是辅助起立机器人研究需要解决的重要问题。1.1 课题研究背景及意义随着医疗水平提高，平均寿命不断提高，中国已经进入老龄化社会，由于新生儿数量持续走低，使老龄化问题日益严重。预期寿命趋势及幼儿人口趋势如图 1.1、1.2所示。

沈阳工业大学硕士学位论文来越多的护工来照顾老年人的日常起居。这种长时间请护工的方式不仅费用昂贵，并且由于照顾老年人的工作具有重复性、单一性，从而将导致老年人很少能得到细致、精心的照顾[6]。此外，中国残疾人数目达到 8000 万[7]，大量的老年人、失能患者和残疾人都需要使用康复治疗和辅助设备，但是现阶段我国已有的医疗康复设备和仪器供不应求。在中国，绝大部分康复治疗手段仍然存在人员消耗大、康复时间长、康复效果达不到预期目标等问题[8]。要想有效缓解医疗康复资源供应不足的问题，当下应该竭力生产制造以及研究推广各种辅助机器人与人工智能辅助设备，从而提高老年人、残疾人、失能患者的生活质量。于此同时，还应该借此带动相关产业链蓬勃发展，并促进社会和谐发展[9]。


本文编号：2919215