10、护理机器人安全辅助与家庭服务机器人运动规划研究

护理机器人安全辅助与家庭服务机器人运动规划研究

1 护理机器人安全辅助系统模拟

在研究人体从坐到站（STS）过程中，首先获取最终状态变量的结果，如图 3、图 4 和图 5 所示。将加速度首次突然变化的时间节点作为接触后过程的初始点。基于这些理论和实验数据准备，在 Matlab 中搭建了模拟平台，对智能辅助控制系统的六种基本结构进行模拟，完成了智能辅助过程的模拟，模拟采样周期设定为 0.01 s，模拟结果如图 6 所示。

模拟相关信息	详情
模拟平台	Matlab
模拟结构	智能辅助控制系统的六种基本结构
采样周期	0.01 s

从图 6 的模拟结果来看，红线是未考虑护理机器人安全辅助的模拟曲线，蓝线是考虑护理机器人安全辅助的模拟曲线。可以发现，护理机器人进行安全辅助后，座椅对人体的最大作用力明显低于安全辅助前的模拟数据，且座椅对人体作用力的持续时间也大幅延长，这完全符合预期。在搭建的模拟环境中，理论上护理机器人可以提高人体到座椅的能量转换率，在能量转移时间和能量转移峰值方面能获得比辅助前更理想的数据。虽然整个安全辅助控制系统的模拟是基于虚拟环境测试，但在一定程度上也验证了护理机器人在安全辅助控制系统下完成辅助任务的可行性。