随着人口老龄化进程在全球范围内不断加剧,对长期卧床的残障病患或失能老人的护理需求与日俱增,引发了护理机器人的研发热潮,其中移乘机器人能够辅助医护人员完成多种应用场景间病患的移动、换乘、转运工作,不仅能够有效缓解护理人员的工作强度,同时可大幅度提升护理质量和效率。因此,本文从移乘机器人的仿真系统出发,探索机械臂轨迹规划及基于舒适度的移乘轨迹问题,主要的研究内容如下:首先,建立基于机器人操作系统ROS的移乘机器人仿真系统平台。采用URDF建模方法构建机器人的三维模型;利用RViz三维可视化工具设计仿真操作界面;基于move＿group节点设计用户操作接口、ROS参数服务器和机械臂控制接口,并用Move It!配置助手搭建运动规划器,将运动规划器嵌入RViz搭建出完整的仿真系统平台。其次,研究机械臂轨迹搜索和插值算法并搭建轨迹规划整体框架。对基于采样策略的轨迹搜索算法PRM、RRT和RRT＿Connect的实现原理进行了详细的介绍,并从搜索耗时、可行轨迹数、最佳轨迹确定时间及成功率出发分析算法的优劣;以最大速度、最大加速度、最大冲击为优化目标,设计并优化加速度为连续分段函数、组合正弦函数的插值算法;结合仿真系统搭建机械臂轨迹规划框架,为移乘规划仿真奠定基础。然后,建立移乘人体的静力学和动力学模型并设计舒适度评价函数。分析不同人群各段重心的相对位置,结合真人抱举实验建立移乘人体模型,通过静力学模型分析接触位置和作用力与关节角度的关系,采用拉格朗日法建立人体动力学模型,分析舒适度的影响因素并设计舒适度评价函数;采用复合形法对不同身高和体重人群的舒适度角度进行求解,并进行移乘轨迹规划仿真。最后,开展基于舒适度的移乘实验研究。设计实验平台的机械结构、电气系统,完成系统机电整合并对二维力传感器进行校准;通过各关节的静力学实验验证静力学模型合理性;设计单关节和整体动力学实验,测试不同角加速度、整体加速度下各接触部位作用力的变化规律,验证动力学建模有效性;设计静态和动态舒适度实验并分析舒适度影响因素。