仿生柔性按摩机器人的设计与试验研究
发布时间：2021-09-04 06:11
当前,世界人口老龄化进程不断加快,受国策、经济、社会等多方面因素影响,我国老龄化程度日趋加深,老龄化速率后来居上,如何应对目前的老龄化危机日益成为社会焦点问题。与此同时,老龄化导致的健康问题也为新型医疗器械尤其是康复、理疗领域产品的研制提出了新的机遇与挑战。按摩是改善甚至医治腰腿疼痛等慢性疾病的有效治疗方法之一,然而,由于对按摩师的技艺、体力、经验等要求较高,导致当下对按摩师日益增长的需求和其数量严重不足的矛盾日趋严重。随着科技的迅速发展,利用智能化的按摩机器人来代替按摩师,用以解决专家少、患者多、诊疗复杂、治愈疗效不佳等现实问题,是改善当前中老年人健康状况的有效途径之一。因此,研制可复现按摩师技艺并具备诊疗功能的按摩器件可为新型按摩机器人的研制提供支撑。目前,现有按摩机器人主要存在以下问题:首先,机器人以模拟按摩手法运动轨迹为主,缺乏对体征的有效检测和按摩方式的优化分析,以经络、穴位为治疗模型的手法调理技术效果仍难以满足不同人群的个性化需求。其次,由于按摩技艺具有连续性、节律性且需动态调控的特点,对传动装置和执行装置动态响应、灵活性和稳定性也提出了更高的要求,若模拟灵巧的仿人技艺,按...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国人口老龄化发展趋势[2]
第1章绪论3精深的中医文化[29]。1.2按摩机器人的国内外研究进展1.2.1国外研究现状在服务机器人领域内，按摩机器人是重要组成部分之一，美、英、日、德等发达国家，早在20世纪中期就已逐渐开展法关于服务机器人的科研工作。就目前而言，世界上已有50款左右的服务机器人进入临床试验或者部分商品化阶段[30]。比较有代表性的有：1996年，一款可实现捏拿肩部操作的机械疗法单元MechanotherapyUnit(下文简称为MTU)[31]在日本三洋电机有限公司试制成功，MTU的按摩手法通过4个自由度的组合运动来实现。图1.2所示为4自由度的机械疗法单元MTU。日本丰桥科技大学于2006年研制出可以完成捏法操作的四指按摩手，通过在每个指头内集成能够实时反馈治疗过程中按压力值大小的力传感器，从而能够实现基于力闭环控制的捏法按摩，该系统在进行按摩之前会先采集、分析按摩师捏法操作的多维度运动力学参数[32-34]。图1.3所示为基于力控制的四指按摩手。图1.2机械疗法单元MTU图1.3基于力控制的四指按摩手在此基础上，日本岐阜工业高等专门学校的PanyaMinyong等和日本丰桥技术科学大学在2003年至2007年间联合开展了4指、13关节的仿人多手指按摩机器人的研究[35-37]。其按摩过程可概述为：首先，按摩师佩戴表面集成有阵列式压力传感器的手套进行按摩，手套可实时记录按摩过程中的指尖力量值；其次，机械手通过6维力传感器闭环的力/位混合控制复现人工按摩的指端力度大小，此外，提出了一种法向以力为基准、切向以位置为基准的混合阻抗控制方法，可根据采集到的指端多维度正交力学参数，分析解算按摩区域皮肤的黏弹性参数，从而针对不同的按摩部位选取相适应的阻抗参数。在该项研究中，针对按摩区域黏弹性差异来设计差别化按摩治疗方案首次被提及。图1.4所示为
肓俅彩匝榛蛘卟糠稚唐坊?锥?[30]。比较有代表性的有：1996年，一款可实现捏拿肩部操作的机械疗法单元MechanotherapyUnit(下文简称为MTU)[31]在日本三洋电机有限公司试制成功，MTU的按摩手法通过4个自由度的组合运动来实现。图1.2所示为4自由度的机械疗法单元MTU。日本丰桥科技大学于2006年研制出可以完成捏法操作的四指按摩手，通过在每个指头内集成能够实时反馈治疗过程中按压力值大小的力传感器，从而能够实现基于力闭环控制的捏法按摩，该系统在进行按摩之前会先采集、分析按摩师捏法操作的多维度运动力学参数[32-34]。图1.3所示为基于力控制的四指按摩手。图1.2机械疗法单元MTU图1.3基于力控制的四指按摩手在此基础上，日本岐阜工业高等专门学校的PanyaMinyong等和日本丰桥技术科学大学在2003年至2007年间联合开展了4指、13关节的仿人多手指按摩机器人的研究[35-37]。其按摩过程可概述为：首先，按摩师佩戴表面集成有阵列式压力传感器的手套进行按摩，手套可实时记录按摩过程中的指尖力量值；其次，机械手通过6维力传感器闭环的力/位混合控制复现人工按摩的指端力度大小，此外，提出了一种法向以力为基准、切向以位置为基准的混合阻抗控制方法，可根据采集到的指端多维度正交力学参数，分析解算按摩区域皮肤的黏弹性参数，从而针对不同的按摩部位选取相适应的阻抗参数。在该项研究中，针对按摩区域黏弹性差异来设计差别化按摩治疗方案首次被提及。图1.4所示为仿人多指按摩灵巧手。2007年印度理工学院开发出一款能够对人小腿进行拿捏的5轴关节机
【参考文献】：
期刊论文
[1]人口老龄化对我国经济影响探析[J]. 黄春元,张战平. 商业经济研究. 2015(03)
[2]基于遗传算法的按摩机器人手臂控制系统[J]. 张邦成,韩跃营,王占礼,周志杰,刘铁军,庞在祥. 长春工业大学学报(自然科学版). 2012(05)
[3]基于任务流的中医按摩机器人任务流程研究与设计[J]. 张玎飞,王田苗,刘静华,胡磊. 机器人技术与应用. 2012(01)
[4]机器人在人机交互过程中的安全性研究进展[J]. 吴海彬,杨剑鸣. 中国安全科学学报. 2011(11)
[5]中医按摩机器人研制与开发[J]. 高焕兵,鲁守银,王涛,刘存根,康炳元,季远,毕鸿雁. 机器人. 2011(05)
[6]中医按摩机器人人体穴位寻找功能设计[J]. 杜光月,鲁守银,张化凯. 科技通报. 2011(05)
[7]基于模糊控制器的按摩机器人的力度控制[J]. 王洪玲,刘存根. 山东建筑大学学报. 2010(06)
[8]服务机器人的现状及其发展趋势[J]. 嵇鹏程,沈惠平. 常州大学学报(自然科学版). 2010(02)
[9]磁性复合膜的制备及其磁致变形性能[J]. 陈洁,张国贤,蔺红. 材料科学与工程学报. 2009(06)
[10]我国家庭服务机器人产业发展现状调研报告[J]. 徐方,张希伟,杜振军. 机器人技术与应用. 2009(02)
博士论文
[1]按摩机器人关键技术研究[D]. 胡磊.哈尔滨工程大学 2015
[2]安全中医按摩机器人臂系统与控制策略研究[D]. 李健.北京理工大学 2015
硕士论文
[1]推拿机械臂的结构改进与灵巧手设计[D]. 周润生.江苏大学 2017
[2]蜂窝状聚氨酯多孔薄膜的制备及其粘附行为研究[D]. 徐涛.南昌航空大学 2016
[3]马克思主义需求理论视域下我国老年服务产业发展研究[D]. 张超曼.广西师范学院 2014
[4]仿人机械手中医按摩手法的建模与柔顺控制[D]. 杜光月.山东建筑大学 2012
[5]康复按摩机器人手臂控制系统研究[D]. 韩跃营.长春工业大学 2012
[6]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
[7]仿生粘性材料的制备与力学性能研究[D]. 吴彬.南京航空航天大学 2010
[8]新型串并联中医推拿机器人的设计与研究[D]. 薛城.江苏大学 2009
[9]并联机器人机构创新设计方法研究[D]. 程海英.华中科技大学 2007
[10]六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真[D]. 张焕.西安理工大学 2004
本文编号：3382721
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国人口老龄化发展趋势[2]
第1章绪论3精深的中医文化[29]。1.2按摩机器人的国内外研究进展1.2.1国外研究现状在服务机器人领域内，按摩机器人是重要组成部分之一，美、英、日、德等发达国家，早在20世纪中期就已逐渐开展法关于服务机器人的科研工作。就目前而言，世界上已有50款左右的服务机器人进入临床试验或者部分商品化阶段[30]。比较有代表性的有：1996年，一款可实现捏拿肩部操作的机械疗法单元MechanotherapyUnit(下文简称为MTU)[31]在日本三洋电机有限公司试制成功，MTU的按摩手法通过4个自由度的组合运动来实现。图1.2所示为4自由度的机械疗法单元MTU。日本丰桥科技大学于2006年研制出可以完成捏法操作的四指按摩手，通过在每个指头内集成能够实时反馈治疗过程中按压力值大小的力传感器，从而能够实现基于力闭环控制的捏法按摩，该系统在进行按摩之前会先采集、分析按摩师捏法操作的多维度运动力学参数[32-34]。图1.3所示为基于力控制的四指按摩手。图1.2机械疗法单元MTU图1.3基于力控制的四指按摩手在此基础上，日本岐阜工业高等专门学校的PanyaMinyong等和日本丰桥技术科学大学在2003年至2007年间联合开展了4指、13关节的仿人多手指按摩机器人的研究[35-37]。其按摩过程可概述为：首先，按摩师佩戴表面集成有阵列式压力传感器的手套进行按摩，手套可实时记录按摩过程中的指尖力量值；其次，机械手通过6维力传感器闭环的力/位混合控制复现人工按摩的指端力度大小，此外，提出了一种法向以力为基准、切向以位置为基准的混合阻抗控制方法，可根据采集到的指端多维度正交力学参数，分析解算按摩区域皮肤的黏弹性参数，从而针对不同的按摩部位选取相适应的阻抗参数。在该项研究中，针对按摩区域黏弹性差异来设计差别化按摩治疗方案首次被提及。图1.4所示为
肓俅彩匝榛蛘卟糠稚唐坊?锥?[30]。比较有代表性的有：1996年，一款可实现捏拿肩部操作的机械疗法单元MechanotherapyUnit(下文简称为MTU)[31]在日本三洋电机有限公司试制成功，MTU的按摩手法通过4个自由度的组合运动来实现。图1.2所示为4自由度的机械疗法单元MTU。日本丰桥科技大学于2006年研制出可以完成捏法操作的四指按摩手，通过在每个指头内集成能够实时反馈治疗过程中按压力值大小的力传感器，从而能够实现基于力闭环控制的捏法按摩，该系统在进行按摩之前会先采集、分析按摩师捏法操作的多维度运动力学参数[32-34]。图1.3所示为基于力控制的四指按摩手。图1.2机械疗法单元MTU图1.3基于力控制的四指按摩手在此基础上，日本岐阜工业高等专门学校的PanyaMinyong等和日本丰桥技术科学大学在2003年至2007年间联合开展了4指、13关节的仿人多手指按摩机器人的研究[35-37]。其按摩过程可概述为：首先，按摩师佩戴表面集成有阵列式压力传感器的手套进行按摩，手套可实时记录按摩过程中的指尖力量值；其次，机械手通过6维力传感器闭环的力/位混合控制复现人工按摩的指端力度大小，此外，提出了一种法向以力为基准、切向以位置为基准的混合阻抗控制方法，可根据采集到的指端多维度正交力学参数，分析解算按摩区域皮肤的黏弹性参数，从而针对不同的按摩部位选取相适应的阻抗参数。在该项研究中，针对按摩区域黏弹性差异来设计差别化按摩治疗方案首次被提及。图1.4所示为仿人多指按摩灵巧手。2007年印度理工学院开发出一款能够对人小腿进行拿捏的5轴关节机
【参考文献】：
期刊论文
[1]人口老龄化对我国经济影响探析[J]. 黄春元,张战平. 商业经济研究. 2015(03)
[2]基于遗传算法的按摩机器人手臂控制系统[J]. 张邦成,韩跃营,王占礼,周志杰,刘铁军,庞在祥. 长春工业大学学报(自然科学版). 2012(05)
[3]基于任务流的中医按摩机器人任务流程研究与设计[J]. 张玎飞,王田苗,刘静华,胡磊. 机器人技术与应用. 2012(01)
[4]机器人在人机交互过程中的安全性研究进展[J]. 吴海彬,杨剑鸣. 中国安全科学学报. 2011(11)
[5]中医按摩机器人研制与开发[J]. 高焕兵,鲁守银,王涛,刘存根,康炳元,季远,毕鸿雁. 机器人. 2011(05)
[6]中医按摩机器人人体穴位寻找功能设计[J]. 杜光月,鲁守银,张化凯. 科技通报. 2011(05)
[7]基于模糊控制器的按摩机器人的力度控制[J]. 王洪玲,刘存根. 山东建筑大学学报. 2010(06)
[8]服务机器人的现状及其发展趋势[J]. 嵇鹏程,沈惠平. 常州大学学报(自然科学版). 2010(02)
[9]磁性复合膜的制备及其磁致变形性能[J]. 陈洁,张国贤,蔺红. 材料科学与工程学报. 2009(06)
[10]我国家庭服务机器人产业发展现状调研报告[J]. 徐方,张希伟,杜振军. 机器人技术与应用. 2009(02)
博士论文
[1]按摩机器人关键技术研究[D]. 胡磊.哈尔滨工程大学 2015
[2]安全中医按摩机器人臂系统与控制策略研究[D]. 李健.北京理工大学 2015
硕士论文
[1]推拿机械臂的结构改进与灵巧手设计[D]. 周润生.江苏大学 2017
[2]蜂窝状聚氨酯多孔薄膜的制备及其粘附行为研究[D]. 徐涛.南昌航空大学 2016
[3]马克思主义需求理论视域下我国老年服务产业发展研究[D]. 张超曼.广西师范学院 2014
[4]仿人机械手中医按摩手法的建模与柔顺控制[D]. 杜光月.山东建筑大学 2012
[5]康复按摩机器人手臂控制系统研究[D]. 韩跃营.长春工业大学 2012
[6]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
[7]仿生粘性材料的制备与力学性能研究[D]. 吴彬.南京航空航天大学 2010
[8]新型串并联中医推拿机器人的设计与研究[D]. 薛城.江苏大学 2009
[9]并联机器人机构创新设计方法研究[D]. 程海英.华中科技大学 2007
[10]六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真[D]. 张焕.西安理工大学 2004
本文编号：3382721
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