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1、向后辅助站立机器人的插补运动控制尚振东,等向后辅助站立机器人的插补运动控制lnterpolationMotionControlforBackwardAuxiliaryStandingRobot1121尚振东张晓兰徐羡弘秦效勇12(河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003;Tactiq有限公司,英国伦敦UB111FW)摘要:为使辅助站立过程符合人体的生理结构和心理需求,针对辅助站立机器人的运动控制进行了研究。对照正常人体站立过程,规划了后向辅助站立的人体重心轨迹,构建了可调座椅式机械结构和站立减重系统。采用逐点比较插补技术,设计了机器人的插补运动控制器。试验中样
2、机可辅助不同身高和体重的人体站立,辅助过程符合人性化要求。试验结果验证了设计方法的可行性。关键词:机器人辅助站立插补技术运动控制曲线拟合中图分类号:TP271+.4文献标志码:AAbstract:Inordertomaketheauxiliarystandingprocessconformphysiologicalstructureandpsychologicalneedsofhumanbody,themotioncontrolofauxiliarystandingrobothasbeenstudied.Inaccordancewithnormalhumanstan
3、dingprocess,thetrajectoryofthecenterofgravityforbackwardauxiliarystandingisplanned,andtheadjustableseatstylemechanicalstructureandstandingweightreductionsystemisconstructed.Byadoptingpoint▬to▬pointcomparisoninterpolationtechnology,theinterpolationmotioncontrollerforrobotisdesigned.Thep
4、rototypeintestcanassisthumanbodyindifferentweightandheighttostand,theauxiliaryprocessmeetsthehumanizationrequirements.Theresultofexperimentsverifiesthefeasibilityofthedesign.Keywords:RobotAuxiliarystandingInterpolationtechniqueMotioncontrolCurvefitting运动,竖直丝杠在伺服电机带动下旋转,通过丝杠螺母0引言副带动靠背相对
5、机架竖直运动。洗浴者通过固定在靠对于下肢残疾患者,除了进行必要的医学治疗和背上的扶手支撑。辅助站立机器人的机械结构示意图[1]护理之外,还需要在日常生活中进行常规康复训练。如图1(b)所示。机器人不工作时为可调座椅式。为大量研究表明,结合辅助器械的持续有规律的物理康适应不同身材的洗浴者,采用电动推杆调节座位高度复可以帮助患者增强心肺功能,恢复肌肉的张力、耐力和扶手宽度。扶手具有防前倾的凸起。脚踏板下安装和骨骼的强度,防止骨脱钙、预防压疮和尿路感染。同重力传感器,用于检测使用者的重力,方便在站立接近[2-5]时,患者心情愉悦指数和生活质量也都得以提升。结束阶段进行减重
6、控制。另外,残疾患者和老年人的很多日常活动如洗浴、更衣等都需要辅助站立。[6-12]传统辅助站立装置普遍存在自动化程度不高、不符合人性化要求等问题。为解决这些问题,在研究正常人体站立过程的基础上,将插补技术应用于向后站立辅助机器人的运动控制中,并通过试验对控制策论进行了验证。1机械机构辅助站立机器人的机构运动简图如图1(a)所示(图示位置为坐姿状态),水平丝杠在伺服电机带动下旋转,通过丝杠螺母副带动活动脚踏板相对机架水平国家国际科技合作基金资助项目(编号:2011DFA10440)。图1后向辅助站立装置的机械结构图修改稿收到日期:2014-04-16。Fig.1Me
7、chanicalstructureofthebackward第一作者尚振东(1968-),男,1999年毕业于哈尔滨工程大学机械电子工程专业,获硕士学位,副教授;主要从事个人服务机器人的研究。auxiliarystandingdevice68PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVol.35No.11November2014向后辅助站立机器人的插补运动控制尚振东,等姿到站立的过程。该过程分为三个阶段,其中:N-N012辅助站立重心轨迹规划为向前过渡阶段,N-N为向上过渡阶段,N-N为站1223人体自然站立运动过程主要是指依靠下肢力量使立
