面向半失能老人的移动辅助机器人设计与实验
Design and Experiment of Mobile Assistant Robot for the Semi Disabled Elderly
- 机械传动 2021年45卷第4期 页码：142-151
- 作者机构：
1.沈阳新松机器人自动化股份有限公司 中央研究院， 辽宁 沈阳 110169
2.哈尔滨工业大学（深圳） 实验与创新实践教育中心， 广东 深圳 518055
- 作者简介：
李刚（1987— ），男，黑龙江哈尔滨人，博士，高级工程师，研究方向为外骨骼机器人、医疗机器人、智能假肢。
王玉娟（1987— ），女，黑龙江伊春人，硕士，助理实验师，研究方向为机器人仿真技术、工程实验技术与管理、信号处理与故障诊断。
- 基金信息：国家重点研发计划(2018YFB1307000)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2021.04.023
中图分类号：
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李刚,王玉娟,兰凤文等.面向半失能老人的移动辅助机器人设计与实验[J].机械传动,2021,45(04):142-151.
Li Gang,Wang Yujuan,Lan Fengwen,et al.Design and Experiment of Mobile Assistant Robot for the Semi Disabled Elderly[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(04):142-151.
李刚,王玉娟,兰凤文等.面向半失能老人的移动辅助机器人设计与实验[J].机械传动,2021,45(04):142-151. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.04.023.
Li Gang,Wang Yujuan,Lan Fengwen,et al.Design and Experiment of Mobile Assistant Robot for the Semi Disabled Elderly[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(04):142-151. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.04.023.
摘要
为解决由于下肢肌力衰退、骨关节疾病、心脑血管疾病、脊髓损伤等导致的半失能老人下肢运动功能障碍问题（如无法独立完成行走、站立、坐下等基本生活动作），提出了一种具有辅助行走、辅助落座、辅助搬移功能的移动辅助机器人结构设计方案。针对人体尺寸分布规律，对结构部件进行了尺寸计算。为保证机构具有足够的结构强度，对关键部件进行了有限元仿真分析。在此基础上，建立了人-机耦合系统模型，完成了人-机耦合情况下的运动学仿真。提出了移动辅助机器人硬件系统设计方案，搭建了电气系统连接，完成了硬件电路设计。为验证理论成果的正确性，加工了实验样机，进行了相关实验。
Abstract
In order to solve the movement dysfunction problem of the lower limbs caused by the decline of muscle strength of the lower limbs， bone and joint diseases， cardiovascular and cerebrovascular diseases， spinal cord injury， etc.， such as the inability to independently complete the basic life actions such as walking， standing， sitting， etc.， a mobile assisted robot structure design scheme with the functions of assisted walking， assisted seating， assisted moving is proposed. According to the size distribution of human body， the size of structural components is calculated. In order to ensure that the mechanism has enough structural strength， the finite element simulation analysis of key components is carried out. On this basis， human-machine coupling system model is established， and kinematics simulation of human-machine coupling is completed. Hardware system design scheme of mobile assisted robot is proposed. Electrical system connection is built， and hardware circuit design is completed. In order to verify the correctness of the theoretical results， the experimental prototype is manufactured and related experiments are carried out.
关键词
移动辅助机器人结构设计人机耦合仿真分析系统框架实验
Keywords
Mobile assistant robotStructure designHuman-machine couplingSimulation analysisSystem frameworkExperiment
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