可穿戴氣動平衡搬運助力機器人研究.pdf

1、為了解決未來人口老齡化社會帶來的護理人員短缺問題，本研究開發(fā)了一種新型的可穿戴氣動平衡搬運助力機器人，用以為護理人員搬運老年人時提供助力，減輕他們的勞動強度。
　　首先，本文對國內(nèi)外可穿戴搬運助力機器人的研究現(xiàn)狀進行了分析，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的機器人設(shè)計都帶有復(fù)雜的控制系統(tǒng)及許多傳感器，這不但導(dǎo)致機器人造價昂貴，而且降低了機器人的可靠性。因此本文提出了新型的可穿戴氣動平衡搬運助力機器人的設(shè)計方案，實現(xiàn)了僅僅通過簡單的控制系統(tǒng)，即可實現(xiàn)搬運

2、助力過程中的助力控制。
　　可穿戴氣動平衡搬運助力機器人由機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)三大部分組成。其中，機械系統(tǒng)主要包括左右兩個機械臂，每個機械臂主要由平行四邊形桿系機構(gòu)、滑輪導(dǎo)軌、豎直滑軌和可自鎖關(guān)節(jié)組成的。控制系統(tǒng)主要通過研華板PCI-1710輸入控制信號，控制比例調(diào)壓閥。氣動系統(tǒng)包括氣源、比例調(diào)壓閥、調(diào)速閥和氣缸。
　　本研究設(shè)計出了一種新型的滑輪導(dǎo)軌，采用滑輪導(dǎo)軌組合的形式，可以保證機器臂即使在重載的條件下，也能自

3、由地移動，而且自重較輕。適合可穿戴機器人對于部件輕量重載的要求。
　　本研究設(shè)計了具有平行四邊形的桿系結(jié)構(gòu)，該機構(gòu)與滑輪導(dǎo)軌及豎直滑軌相結(jié)合能夠使裝置實現(xiàn)“隨遇平衡”的功能。這大大地簡化了搬運過程中的氣缸力的控制。
　　本研究制作了試驗樣機，并使用試驗樣機進行了搬運助力實驗。本研究使用機器人的樣機，進行了直腰載重助力搬運實驗、多角度彎腰搬運實驗以及導(dǎo)軌力學(xué)性能測試實驗。對于不同條件下機器人手臂在豎直方向以及水平方向上移動所需