9、护理机器人在坐立运动中的安全辅助策略

护理机器人在坐立运动中的安全辅助策略

1. 引言

坐立运动（Stand-to-Sit Movement，SST）指的是从站立到坐下的过程，其交互通常指人与座位接触的过程。对于下肢健康的正常人来说，SST是一种轻松自然的动作，不会感到任何困难。然而，对于下肢残疾或下肢肌肉力量不足的人而言，他们在SST过程中存在一定障碍。当他们进行SST时，由于下肢肌肉无法正常工作，接触座椅表面后会受到来自座椅的强烈冲击，这对交互者的安全构成巨大威胁。如果这些下肢残疾的人本身患有骨质疏松等疾病，可能会因此摔倒在地，甚至导致骨折、损伤身体其他器官或肌肉和韧带组织。

护理机器人可以控制椅面的垂直运动，在用户与椅面交互时产生适当的冲量，以抵消臀部与椅面接触产生的巨大冲击力，保护用户安全。在交互过程中提供辅助护理机器人，无论是提高生活质量还是预防意外摔倒等事故，对下肢残疾的人都具有重要意义。护理机器人的开发主要包括理论上对人机运动过程的动态分析和实践中构建护理机器人的安全辅助控制系统。

目前，在SST方面，护理机器人的技术研发仍处于空白期。现有相关研究主要分析从坐到站的运动过程，与需要研究的运动过程正好相反。不过，虽然坐立（STS）和站坐（STD）有所不同，但在人体不再与座椅接触的情况下，两者非常相似，可以用相同的模型描述。但这些模型大多未考虑座椅的影响，而对于SST研究，从减少座椅冲击的角度来看，人体与座椅的接触过程具有重要意义。

2. 方法

2.1 护理机器人的智能辅助模型

在SST过程中，人体和护理机器人可分别视为一个质量体，二者通过两组弹簧和阻尼相连。第一组包括人体大腿和椅面软质部分的弹簧和阻尼，第二组包括人体大腿骨骼和椅面硬质部分