【摘 要】
:
随着老年化社会的到来,护理资源面临严重短缺。老年人通常受到视力减退、肢体协调性退化、反应迟钝的困扰,行动不便。这些问题严重地影响了老年人生活质量,给家庭和社会带来沉重
论文部分内容阅读
随着老年化社会的到来,护理资源面临严重短缺。老年人通常受到视力减退、肢体协调性退化、反应迟钝的困扰,行动不便。这些问题严重地影响了老年人生活质量,给家庭和社会带来沉重的负担。国内外已有利用智能机器人帮助实现人体康复助行的先例,但均存在一定不足之处。本文以一种成本相对较低的方式,开发完成了基于主观意图的行走环境自适应的智能助行机器人系统,实现了全向移动和穿过狭窄空间的能力,为行走有困难的人提供安全、高效的智能助行辅具。本文自底而上地从机械结构、控制系统构架、控制算法等三个层面对本文提出的机器人系统进行了介绍。在机械结构层面,本文首先明确了机械结构的设计原则,然后详述了机器人驱动方式的选择以及全向移动底盘的实现,重点介绍了行走环境自适应机械结构和人机交互接口的实现。在控制系统架构层面,本文将其分为上下位机程序框架、电源管理系统、信息采集系统、通信协议等功能模块,侧重介绍各模块解决方案的实现和技术要点,并对其中控制器平台的选择进行了多种尝试。在核心控制算法方面,本文基于已有的机械本体及其运动学方程,创新性地提出了一种基于人体运动意图辨识的人机交互控制方法,并从理论上给予了有效性证明。最后,本文利用上述机器人系统,进行实际人机交互运动实验。通过机器人避障实验、人机相对距离限制实验、狭窄环境自适应实验等三个实验,结合实验数据分析,论证机器人机械结构的功能可适应性以及所提出机器人控制算法的有效性。本文提出的助行机器人系统具有以下四个特点:(1)不同行走环境中系统稳定性与机动性的统一;(2)具有安全保障,包括避障和在协同运动中的人机交互距离限制;(3)拥有简单和有效的操作接口;(4)成本低。本系统采用一种新型可变结构的全向移动底盘和多传感器阵列,提出了基于意图的运动控制算法,并用实际实验证明了在各种环境下该控制算法的有效性。
其他文献
海洋是具有发展潜力的空间。然而,人类并不适合于去探索水下环境。因此,自主水下航行器(以下简称AUV)被广泛用于进行水下探索。单个AUV可能难以胜任十分复杂的任务,于是多AUV系
无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor,简称BLDCM)由于其使用电子换相代替了传统的机械换向,使BLDCM具有运行效率高且能量损耗减少、电机的响应能力增强、彻底消除了电机换相时火花,同时保持了直流电机优秀的机械特性等优点。因此在家用电器、智能电动车、航空航天、军事等领域得到了极大地应用。当然BLDCM在调速过程中也有一定的缺陷,例如传统的比例积分微分(Prop
随着控制理论的发展,人们发现一种更具广泛形式的动力系统,此系统被命名为广义系统。相比于正常系统,广义系统更加适合于描述实际应用系统,如电子系统、经济系统、约束力学系
永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM),因其结构简单、运行可靠度高和维护方便等诸多优点,在伺服系统中成为使用最多的电机之一。本文基于信号与能量变换观点,系统地建立PMSM驱动系统的协调控制原理。文中将PMSM驱动系统认为是信号与能量变换装置,通过向系统输入信号和能量来改变控制系统的状态,并给出了PMSM驱动系统的信号控制器、能量控制器以及协调
随着遥感成像技术的发展以及卫星可见光、多光谱和高光谱等多源影像成像分辨率的提高,高分辨率的遥感影像已经开始广泛运用到各个领域,例如军事、测绘、地学、环境等领域,并发挥着越来越重要的作用。采用传统的基于逐像素的场景分类方法处理高分辨率遥感影像时,由于在特征提取时不能较好的利用同一类型地物的空间、结构和形状等信息,导致最后的分类精度很难满足要求,于是面向对象的遥感图像分类方法应运而生。面向对象遥感图像
室内环境下的场景理解是室内移动机器人必须具备的能力之一,随着全球服务机器人行业的兴起,半结构化环境下的室内场景理解成为计算机视觉领域的研究热点,也是一个难点,其主要
PID控制算法是迄今为止最通用的控制策略。有许多不同的方法以确定合适的控制器参数。这些方法区分于复杂性、灵活性及使用的过程知识量。一个好的整定方法应该对以下特性进
在高空云层中,广泛存在过冷水滴。当过冷水滴粒径范围超过50um时,称其为过冷大水滴(Supercooled Large Droplets),简称SLD。由于水滴直径较大,结冰稍慢,过冷大水滴结冰表现出在流动