全方位移動仿人護理機器人運動穩(wěn)定性研究.pdf

1、護理機器人技術(shù)是近幾年來服務(wù)機器人領(lǐng)域的研究熱點，其主要功能是輔助醫(yī)護人員對病人進行康復(fù)護理。本文研究的輪式全方位移動仿人護理機器人(wheeled omnidirectional mobile humanoid nursing robot, WOMR機器人)結(jié)合了輪式全方位移動平臺和仿人機器人的優(yōu)點，具有便于控制、操作靈活和運行穩(wěn)定的特點。移動平臺與機械臂配合構(gòu)成了一種工作空間交疊的協(xié)作機械系統(tǒng)，既極大擴展了機械臂的工作空間，增強了機

2、械臂的靈活性，又使該護理機器人具備了模擬、代替人類完成各類操作任務(wù)的能力。
　　分析護理機器人國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)護理機器人的研究成果并指出不足之處，為新型護理機器人的研發(fā)提供理論依據(jù)，指明課題研究的意義和發(fā)展前景。
　　描述WOMR護理機器人的結(jié)構(gòu)特點，重點突出其不同之處;采用D-H方法對護理機器人進行運動學建模，通過遞推公式推導(dǎo)出護理機器人末端位姿與各個關(guān)節(jié)角度之間的變換關(guān)系;求解護理機器人工作空間，確定運動工作范圍，驗

3、證是否有奇異點;采用三次多項式插值方法對護理機器人運動軌跡進行規(guī)劃，為以后運動穩(wěn)定性仿真研究及穩(wěn)定性控制奠定基礎(chǔ)。
　　重點對WOMR護理機器人在抱起轉(zhuǎn)移病人這一護理任務(wù)過程中的穩(wěn)定性做了深入研究，分析其在有無負載變化、抱起方式的選擇、移動平臺靜止或全方位移動等不同工況運動下運動穩(wěn)定性問題。同時從靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性兩方面提出相應(yīng)的穩(wěn)定性判據(jù)，在零負載工況下采用重心投影法，在有負載工況下，采用結(jié)合遞推牛頓歐拉算法的改進零力矩點ZMP動

4、態(tài)穩(wěn)定判據(jù)。最后用ADAMS仿真軟件模擬分析其在不同工況下的運動穩(wěn)定情況。
　　為減小外界環(huán)境干擾、載荷參數(shù)變化等不確定性因素對機械臂穩(wěn)定性造成的不良影響，本文采取魯棒自適應(yīng)PD控制策略和基于輸入輸出穩(wěn)定理論的滑?？刂撇呗詫﹃P(guān)節(jié)運動進行準確控制，實現(xiàn)關(guān)節(jié)精確的軌跡追蹤。魯棒自適應(yīng)PD控制策略采用自適應(yīng)算法對未知參數(shù)進行補償，采用非線性PD反饋控制對系統(tǒng)進行控制;基于輸入輸出穩(wěn)定理論的滑?？刂撇呗岳靡呀５哪Ｐ托畔⑦M行控制。最后進