全方位移動(dòng)仿人護(hù)理機(jī)器人運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性研究.pdf

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

2、械臂的靈活性，又使該護(hù)理機(jī)器人具備了模擬、代替人類(lèi)完成各類(lèi)操作任務(wù)的能力。
　　分析護(hù)理機(jī)器人國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)護(hù)理機(jī)器人的研究成果并指出不足之處，為新型護(hù)理機(jī)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(hù)理機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，重點(diǎn)突出其不同之處;采用D-H方法對(duì)護(hù)理機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，通過(guò)遞推公式推導(dǎo)出護(hù)理機(jī)器人末端位姿與各個(gè)關(guān)節(jié)角度之間的變換關(guān)系;求解護(hù)理機(jī)器人工作空間，確定運(yùn)動(dòng)工作范圍，驗(yàn)

3、證是否有奇異點(diǎn);采用三次多項(xiàng)式插值方法對(duì)護(hù)理機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行規(guī)劃，為以后運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性仿真研究及穩(wěn)定性控制奠定基礎(chǔ)。
　　重點(diǎn)對(duì)WOMR護(hù)理機(jī)器人在抱起轉(zhuǎn)移病人這一護(hù)理任務(wù)過(guò)程中的穩(wěn)定性做了深入研究，分析其在有無(wú)負(fù)載變化、抱起方式的選擇、移動(dòng)平臺(tái)靜止或全方位移動(dòng)等不同工況運(yùn)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性問(wèn)題。同時(shí)從靜態(tài)和動(dòng)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(fù)載工況下采用重心投影法，在有負(fù)載工況下，采用結(jié)合遞推牛頓歐拉算法的改進(jìn)零力矩點(diǎn)ZMP動(dòng)

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(yùn)動(dòng)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(duì)機(jī)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?duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確控制，實(shí)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(duì)未知參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，采用非線性PD反饋控制對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制;基于輸入輸出穩(wěn)定理論的滑模控制策略利用已建模的模型信息進(jìn)行控制。最后進(jìn)