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助行康复机器人自适应步态控制方法研究

机械设计与制造 2024年第6期400卷 362-366页

作者：罗莎罗思思卢运娇王成北海职业学院广西北海536000 湖南大学湖南长沙410082

为了提高助行康复机器人在不同坡度上的稳定性,合理的步态控制方法显得尤为重要。这里以助行康复机器人为研究对象,提出了一种将长短期记忆网络和动态运动基元结合的步行康复机器人自适应步态控制方法。将传感器采集信息与动态运动基元... 详细信息

为了提高助行康复机器人在不同坡度上的稳定性,合理的步态控制方法显得尤为重要。这里以助行康复机器人为研究对象,提出了一种将长短期记忆网络和动态运动基元结合的步行康复机器人自适应步态控制方法。将传感器采集信息与动态运动基元中步态控制项相结合,对参考步态进行调整。同时通过更改动态运动基元的时间项和空间项对步态进行二次调整以适应不同的坡度。通过试验对该控制方法的可用性进行验证。结果表明,该方法可以在(0~20)°斜坡进行自适应步态变换,具有一定的实用价值。

关键词：机器人步态控制长短期记忆网络动态运动基元助行自适应

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助行康复机器人自适应步态控制方法研究

机械设计与制造 2023年

作者：罗莎罗思思卢运娇王成湖南大学北海职业学院

为了提高助行康复机器人在不同坡度上的稳定性，合理的步态控制方法显得尤为重要。文中以助行康复机器人为研究对象，提出了一种将长短期记忆网络和动态运动基元结合的步行康复机器人自适应步态控制方法。将传感器采集信息与动态运动基... 详细信息

为了提高助行康复机器人在不同坡度上的稳定性，合理的步态控制方法显得尤为重要。文中以助行康复机器人为研究对象，提出了一种将长短期记忆网络和动态运动基元结合的步行康复机器人自适应步态控制方法。将传感器采集信息与动态运动基元中步态控制项相结合，对参考步态进行调整。同时通过更改动态运动基元的时间项和空间项对步态进行二次调整以适应不同的坡度。通过试验对该控制方法的可用性进行验证。结果表明，该方法可以在0-20度斜坡进行自适应步态变换，具有一定的实用价值。

关键词：机器人步态控制长短期记忆网络动态运动基元助行自适应

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视障人群助行系统设计研究

视障人群助行系统设计研究

作者：叶凯欣中国美术学院

学位级别：硕士

我国视障人群基数庞大,且每年仍以一定的速度增长,而针对视障人群的关怀扶助措施和设备尚未完善,视障人群面临的形势仍旧不容乐观。视障人群的首要难题便是出行,也因此产生了大量关于视障人群出行问题的研究和设计,出现了许多导盲助行... 详细信息

我国视障人群基数庞大,且每年仍以一定的速度增长,而针对视障人群的关怀扶助措施和设备尚未完善,视障人群面临的形势仍旧不容乐观。视障人群的首要难题便是出行,也因此产生了大量关于视障人群出行问题的研究和设计,出现了许多导盲助行的产品。然而多数研究以工程技术为切入点,缺乏人文与伦理的关怀;且设备呈现单一化的问题,难以形成完整的出行辅助系统。针对上述问题,进行了理论研究,梳理了关怀伦理的特征、实践原则和视障人群的感官、心理及行为特征;采用用户体验研究的方法,对低视力、弱视及色觉障碍人群进行问卷调查和用户访谈,对视障群体的出行环境进行实地考察。通过理论研究和调查研究结合的方式理解和挖掘视障人群出行的困难及需求,构建用户特征模型,总结用户出行环境特征及助行产品体验要素,为视障人群助行系统的构建提供研究依据。基于理论分析,提出了一种导盲助行的关怀系统,以责任主体、协助模式和设施设备作为系统的核心架构。系统以党和政府、相关部门和群众作为责任主体,以线上和线下、规范性和志愿性结合的方式为协助模式,以无障碍的基础设施和穿戴式助行设备为系统硬件。从设计的角度分析并总结了视障人群助行无障碍设施的建设策略、建设内容、建设架构及助行穿戴式设备的设计原则、形态语义、功能需求及技术原理,并设计了道路信息设备和可穿戴的助行导盲设备,从实践的角度验证了助行系统的可行性。

关键词：视障人群助行系统

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助行外骨骼机器人研究现状及发展趋势

医疗卫生装备 2023年第2期44卷 96-106页

作者：李俊邑赵毅阳张豪杨杰陈奇袁博重庆理工大学机械工程学院重庆400054

介绍了国内外负重助行外骨骼机器人和康复助行外骨骼机器人的研究现状,分析了助行外骨骼机器人的关键技术,指出了优化行走步态、实现外骨骼机器人的轻量化、实现人的神经系统与外骨骼机器人之间的直接信息交互、增强续航能力是未来助行... 详细信息

介绍了国内外负重助行外骨骼机器人和康复助行外骨骼机器人的研究现状,分析了助行外骨骼机器人的关键技术,指出了优化行走步态、实现外骨骼机器人的轻量化、实现人的神经系统与外骨骼机器人之间的直接信息交互、增强续航能力是未来助行外骨骼机器人的发展趋势。

关键词：助行外骨骼机器人负重助行外骨骼机器人康复助行外骨骼机器人

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老年人助行工具设计研究

老年人助行工具设计研究

作者：张方书天津科技大学

学位级别：硕士

早在1999年,我国就步入了老龄化社会,老年人口相对增多,在总人口中所占比例不断上升。截止到今天,老年人口比重也在逐年增长,为了实施健康中国战略,积极应对人口老龄化,构建养老、孝老、敬老政策体系和社会环境,加快老龄事业和产业发展... 详细信息

早在1999年,我国就步入了老龄化社会,老年人口相对增多,在总人口中所占比例不断上升。截止到今天,老年人口比重也在逐年增长,为了实施健康中国战略,积极应对人口老龄化,构建养老、孝老、敬老政策体系和社会环境,加快老龄事业和产业发展,老年产品设计也必须跟上,老龄化产品研发也已成为设计界重点关注的领域,然而我国的老年产品研究开发缺相对落后,这种现象应该引起重视。现阶段,我国老年产品的优质设计仍然匮乏,设计质量此次不齐,设计原则没有统一标准,这已经引起国家和社会的普遍关注,为了改善老年人晚年生活质量,设计师和相关设计机构应深入分析老年产品设计的相关原则和设计方法。由于现在多学科综合运用辅助设计,人机工程学在现代设计领域中的广泛应用和实践,科学技术成为设计的重要手段的背景下,因此对老年助行工具的研究设计更进一步,设计与科学技术的结合是现在设计的一大趋势,其中的人机工程学更是为科学设计提供了重要依据是达成人与人、人与物、物与环境和谐相处的必要条件。设计要在充分分析人群特点之后再去实施,所以针对老年人群体的设计,就要分析老年生理心理特点,设计出符合老年人机工程学的产品。本课题研究人群为以国内老年人群,运用科学的研究分析方法,对造型、结构、心理、色彩等方面进行分析,将助行工具的涉及目标定为辅助老年人行走并完成日常生活、整体减重。通过对市面上现存老年助行器所存在的优点和缺点进行分析,提出该类助行器产品未来的发展方向和具体的设计原则。课题文章分析我国老龄人群的生理变化和生理变化特征,如运动机能的退化和负面情绪的增长,分析国内外现有助行器,对老年人心理进行分析得出老年人对助行产品心理方面的诉求,结合生理心理特点,改进助行产品的外观结构并通过用户体验需求反馈,从用户群体、产品功能、外观设计、色彩、材质等多方面综合定位适合老年的助行产品。综上所述,优良的设计不仅是从人机方面满足设计,也从情感方面关注老年用户群体,论文归纳总结出老年助行工具基本设计原则,针对老年产品设计给出意见,是对设计领域的多样性、多维度的体现,可借由此文衍生到不同群体的针对性需求设计。整片论文力求理论与实践相结合,希望本设计能够对满足老年助行需要的同时,对今后适合老年人的助行产品的设计具有一定的指导意义。

关键词：老龄化人机工程学结构减重助行

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适合老年人的助行产品设计研究

适合老年人的助行产品设计研究

作者：王晓丛北京林业大学

学位级别：硕士

近年来,随着全球老龄化的进一步加剧,我国快速老龄化与社会主义初级阶段的基本国情并存,“未富先老”的局面迫切需要改善老龄化带来的老年产品缺乏的问题,老年产品设计研究已经成为设计界重点关注的领域。本设计以此现实为出发点,以老... 详细信息

近年来,随着全球老龄化的进一步加剧,我国快速老龄化与社会主义初级阶段的基本国情并存,“未富先老”的局面迫切需要改善老龄化带来的老年产品缺乏的问题,老年产品设计研究已经成为设计界重点关注的领域。本设计以此现实为出发点,以老年群体的生理、心理、社会性特点的变化来入手,进行老年产品的具体需求的针对性设计、研究,应用情感化设计、无障碍设计、通用设计、系统设计等设计理论,结合安全性、易用性、舒适性等设计原则,在现有老年产品与助行产品的现状和今后发展前景的基础上进行梳理分析。根据老年用户的需求和身体情况改进助行产品的外观结构并通过用户体验需求反馈,从用户群体、产品功能、外观设计、色彩、材质等多方面综合定位适合老年的助行产品,随之进一步衍伸到用户体验app的相结合的设计实践。适合老年产品的设计研究方法主要是基于设计理论、设计策略和实践相结合,理论知识点涉及老年产品设计、人机工程学、设计心理学、设计调研法、设计理论等,是在现有产品和现状基础上,对其分析研究,以此指导具体设计实践,进行优化设计。适合的设计不仅是从人机方面满足易用和实用,也是情感方面关注和关爱老年群体,是对设计领域的多样性、多维度的体现,可以衍伸到不同群体的针对性需求设计。希望本设计能够对满足老年助行需要的同时,对适合老年人的助行产品的设计具有一定的指导意义。

关键词：老年群体用户需求助行产品设计

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下肢外骨骼助行机器人控制方法研究

下肢外骨骼助行机器人控制方法研究

作者：蔡校蔚苏州大学

学位级别：硕士

重新获得正常的行走能力是下肢运动障碍患者的美好期望,但目前技术还不能完全满足他们的愿望,帮助该类人群再次获得行走能力是目前急需解决的问题。下肢外骨骼机器人是一种可穿戴式智能装置,既可以增强人的力量,又可以辅助人的行走。当... 详细信息

重新获得正常的行走能力是下肢运动障碍患者的美好期望,但目前技术还不能完全满足他们的愿望,帮助该类人群再次获得行走能力是目前急需解决的问题。下肢外骨骼机器人是一种可穿戴式智能装置,既可以增强人的力量,又可以辅助人的行走。当对老年人和脊髓损伤等下肢运动障碍患者进行助行时,绝大部分外骨骼机器人需要助步器或拐杖等设备进行辅助以保持平衡。而助步器和拐杖的使用需要使用者具有一定上肢力量,容易使人感到疲劳。为解决助行过程中的稳定性问题和解放使用者上肢,本文在助行控制方法上进行了研究,采用预编程控制和在线校正相结合的控制方法控制机器人对使用者进行助行。机器人以规划好的步态曲线带动使用者行走,在此基础上,软件实时获取系统重心位置并在线校正关节角度值修正实际重心值与规划值的偏差,以实现重心轨迹的闭环控制,保证机器人系统的稳定裕度。本文的主要研究工作如下:下肢外骨骼助行机器人静稳定步态规划方法研究。步态是机器人运动的基础,对于运动能力弱甚至没有的使用者,下肢外骨骼助行机器人的步态需提前规划好,以带动使用者运动。本文以重心投影法为静稳定性判别方法,提出了一种静稳定步态规划方法,在几何约束下规划了稳定裕度大且光滑的步态轨迹,得到各关节转角值,使机器人系统实现了不需设备辅助的静稳定行走。基于连杆模型的关节角度校正控制策略研究。为修正由于模型误差、机械传动误差和外界扰动等造成的规划重心轨迹与实际重心轨迹之间的偏差,提出了一种基于连杆模型的关节角度校正控制策略,通过规划重心和实际重心误差计算各关节校正量,实时修正重心轨迹使其符合规划轨迹,实现重心闭环控制,提高系统稳定裕度。控制系统软硬件设计。搭建了基于工控机和运动控制卡的控制系统。采用两级控制方式,上位机负责顶层控制策略,下位机对电机进行底层伺服控制。设计了一种基于多个一维力传感器的重心测量模块,以实时获取机器人系统的重心位置。编写了控制软件。实验研究。为验证所提控制方法的正确性进行了实验研究,分为重心测量模块标定实验、电机伺服控制实验、机器人空载实验、载人助行实验和抗扰动实验。实验结果表明,本文的控制方法和软硬件实验平台可以初步实现助行功能,验证了控制方法的有效性。

关键词：外骨骼机器人助行静稳定步态规划稳定裕度