柔性驱动软体按摩机器人设计与实验研究
发布时间：2021-07-28 08:20
近年来,随着人口老龄化加剧,在保健治疗领域对按摩机器人的需求日益剧增。传统的按摩机器人多为刚性机器人,与刚性机器人相比软体机器人以自身柔软性的特点及在人机交互方面安全性的优势更适合用于按摩,然而现有的软体机器人不能提供按摩所需较大的输出力。本文设计出了一种可以提供较大输出力的柔性驱动软体按摩机器人,对其展开了理论分析和实验研究。主要研究如下:首先,分析了掌按和掌揉两种按摩手法,并基于其作用机理,提出了一种可以实现这两种按摩动作的柔性驱动软体按摩机器人,对制作柔性元件的材料进行了选择及分析,得到了材料的Yeoh模型参数。使用ABAQUS分析了组成柔性元件气囊的空腔截面形状和面积对气囊变形的影响;分析了柔性元件结构参数对运动变形的影响;验证了所设计的按摩机器人可以实现伸长及全向弯曲,完成按摩动作。其次,在假设柔性元件弯曲为圆弧的条件下,分析并建立了按摩机器人的运动学模型,得到了三组柔性元件的长度与状态参数及施力平台位置之间的关系,并绘制了运动范围的上下包络面。然后,对在竖直变形和弯曲变形下的柔性元件进行了受力分析,得到了单组柔性元件在静止状态下压强增量与输出力的关系。继续分析了按摩机器人在...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
仿人手按摩机器人
按摩机器人作为医疗保健机器人中的一个重要领域，很多国家在这一领域已经开展了相关研究，日本、韩国等凭借他们在机器人方面多年积累的的技术优势，在按摩机器人领域有着广泛的研究。日本的丰桥大学在 2006 年成功研制出了一种仿人手多指按摩机器人[8]，如图 1-1所示，该按摩机器人有四个按摩手指，在它的手指末端有力学传感器。首先采集职业按摩师在按摩时各个手指按摩力的大小并记录下来，然后通过手指末端的力学传感器感知人体皮肤肌肉阻抗，再进一步实现对各个手指按摩力量的控制，使按摩机器人到达按摩师一样的按摩效果。日本的早稻田大学和朝日大学在 2007 年合作研制出了一款面部按摩机器人[9]，如图 1-2 所示，该按摩机器人的两侧是一种相同的 6 自由度的机械臂。其机械臂末端安装有陶瓷小球与人体面部接触，可以在面部皮肤上滚动。该按摩机器人首先运用断层扫描仪和核磁共振成像仪来扫描人体面部，然后根据扫描结果确定按摩动作和按摩力度。
图 1-3 捶背按摩机器人 图 1-4 EMMA 机器人1.2.2 国内研究现状余顺年、陈扼西等提出了几种基于并联机构中医推拿机器人机型[11-12]，对六自由度、五自由度中三平移两转动和两平移三转动、四自由度中两平移两转动和三自由度中两平移一转动的并联机构的中医推拿机器人进行了概念设计，并构建出了各机型的虚拟模型。山东建筑大学完成了对中医按摩机器人功能样机的研制[13-14]，如图 1-5 所示。该按摩机器人由按摩升降平台、机械臂、按摩手三部分组成，功能样机上有两个机械臂其末端安装有按摩手，其按摩手采用仿人手结构设计，可以实现多种按摩手法。在进行按摩时通过机器人视觉功能可以实现穴位识别和定位功能。2010 年为提高其按摩机器人的实用性，山东建筑大学又对其进行了优化，研制出了第二代中医按摩机器人的功能样机，如图 1-6 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]人口老龄化背景下我国养老问题研究趋势分析[J]. 曹献雨,睢党臣. 经济与管理. 2018(06)
[2]2015—2050年中国人口老龄化趋势与老年人口预测[J]. 陈艳玫,刘子锋,李贤德,黄奕祥. 中国社会医学杂志. 2018(05)
[3]可控三维运动的软体驱动器仿真与试验[J]. 谢哲新,龚哲元,王田苗,文力. 机械工程学报. 2018(21)
[4]橡胶材料超弹性本构模型选取及参数确定概述[J]. 钱胜,陆益民,杨咸启,吴承伟. 橡胶科技. 2018(05)
[5]软体机械臂仿生机理、驱动及建模控制研究发展综述[J]. 闫继宏,石培沛,张新彬,赵杰. 机械工程学报. 2018(15)
[6]三自由度气动柔性驱动器结构功能与形变特性研究[J]. 赵云伟,耿德旭,刘晓敏,刘洪波,郑永永. 农业机械学报. 2017(09)
[7]软体机器人结构机理与驱动材料研究综述[J]. 李铁风,李国瑞,梁艺鸣,程听雨,杨栩旭,黄志龙. 力学学报. 2016(04)
[8]一种基于蜂巢气动网络的软体夹持器抓取策略研究[J]. 王宁扬,孙昊,姜皓,陈小平,张昊翀. 机器人. 2016(03)
[9]气动空间弯曲柔性关节运动功能实验研究[J]. 耿德旭,刘洪波,刘晓敏,赵云伟,彭贺,郑永永. 液压与气动. 2015(11)
[10]中医康复推拿及强身导引按摩术的理论探讨[J]. 柴磊,樊子君,李文胜. 中国民间疗法. 2015(10)
硕士论文
[1]环纵肌复合的气动仿蠕虫软体机器人技术研究[D]. 邵城.南京理工大学 2018
[2]中医按摩机器人的运动控制系统研究[D]. 谭林.山东建筑大学 2011
本文编号：3307566
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
仿人手按摩机器人
按摩机器人作为医疗保健机器人中的一个重要领域，很多国家在这一领域已经开展了相关研究，日本、韩国等凭借他们在机器人方面多年积累的的技术优势，在按摩机器人领域有着广泛的研究。日本的丰桥大学在 2006 年成功研制出了一种仿人手多指按摩机器人[8]，如图 1-1所示，该按摩机器人有四个按摩手指，在它的手指末端有力学传感器。首先采集职业按摩师在按摩时各个手指按摩力的大小并记录下来，然后通过手指末端的力学传感器感知人体皮肤肌肉阻抗，再进一步实现对各个手指按摩力量的控制，使按摩机器人到达按摩师一样的按摩效果。日本的早稻田大学和朝日大学在 2007 年合作研制出了一款面部按摩机器人[9]，如图 1-2 所示，该按摩机器人的两侧是一种相同的 6 自由度的机械臂。其机械臂末端安装有陶瓷小球与人体面部接触，可以在面部皮肤上滚动。该按摩机器人首先运用断层扫描仪和核磁共振成像仪来扫描人体面部，然后根据扫描结果确定按摩动作和按摩力度。
图 1-3 捶背按摩机器人 图 1-4 EMMA 机器人1.2.2 国内研究现状余顺年、陈扼西等提出了几种基于并联机构中医推拿机器人机型[11-12]，对六自由度、五自由度中三平移两转动和两平移三转动、四自由度中两平移两转动和三自由度中两平移一转动的并联机构的中医推拿机器人进行了概念设计，并构建出了各机型的虚拟模型。山东建筑大学完成了对中医按摩机器人功能样机的研制[13-14]，如图 1-5 所示。该按摩机器人由按摩升降平台、机械臂、按摩手三部分组成，功能样机上有两个机械臂其末端安装有按摩手，其按摩手采用仿人手结构设计，可以实现多种按摩手法。在进行按摩时通过机器人视觉功能可以实现穴位识别和定位功能。2010 年为提高其按摩机器人的实用性，山东建筑大学又对其进行了优化，研制出了第二代中医按摩机器人的功能样机，如图 1-6 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]人口老龄化背景下我国养老问题研究趋势分析[J]. 曹献雨,睢党臣. 经济与管理. 2018(06)
[2]2015—2050年中国人口老龄化趋势与老年人口预测[J]. 陈艳玫,刘子锋,李贤德,黄奕祥. 中国社会医学杂志. 2018(05)
[3]可控三维运动的软体驱动器仿真与试验[J]. 谢哲新,龚哲元,王田苗,文力. 机械工程学报. 2018(21)
[4]橡胶材料超弹性本构模型选取及参数确定概述[J]. 钱胜,陆益民,杨咸启,吴承伟. 橡胶科技. 2018(05)
[5]软体机械臂仿生机理、驱动及建模控制研究发展综述[J]. 闫继宏,石培沛,张新彬,赵杰. 机械工程学报. 2018(15)
[6]三自由度气动柔性驱动器结构功能与形变特性研究[J]. 赵云伟,耿德旭,刘晓敏,刘洪波,郑永永. 农业机械学报. 2017(09)
[7]软体机器人结构机理与驱动材料研究综述[J]. 李铁风,李国瑞,梁艺鸣,程听雨,杨栩旭,黄志龙. 力学学报. 2016(04)
[8]一种基于蜂巢气动网络的软体夹持器抓取策略研究[J]. 王宁扬,孙昊,姜皓,陈小平,张昊翀. 机器人. 2016(03)
[9]气动空间弯曲柔性关节运动功能实验研究[J]. 耿德旭,刘洪波,刘晓敏,赵云伟,彭贺,郑永永. 液压与气动. 2015(11)
[10]中医康复推拿及强身导引按摩术的理论探讨[J]. 柴磊,樊子君,李文胜. 中国民间疗法. 2015(10)
硕士论文
[1]环纵肌复合的气动仿蠕虫软体机器人技术研究[D]. 邵城.南京理工大学 2018
[2]中医按摩机器人的运动控制系统研究[D]. 谭林.山东建筑大学 2011
本文编号：3307566
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