仿人背抱式移乘护理机器人背负运动轨迹规划与舒适性分析

作     者：刘玉鑫 郭士杰 陈贵亮 刘今越 甘中学 LIUYuxin;GUO Shijie;CHEN Guiliang;LIU Jinyue;GAN Zhongxue

作者机构：河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 河北省机器人感知与人机融合重点实验室天津300130 河北工业大学机械工程学院天津300130 复旦大学工程与应用技术研究院上海200433 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2020年第56卷第15期

页      面：147-156页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2016YFE0128700,2017YFB1301002) 河北省重点研发计划(18211816D) 河北省自然科学基金(E2017202270)资助项目 

主　　题：护理机器人 仿人背抱动作 移乘搬运 舒适性 

摘      要：护理过程中,失能/半失能人群的移乘服务给护理人员带来过重的身体负担,导致多数养老机构的护理人员患有慢性腰椎疾病。但目前以移位机为代表的移乘辅助器械大都使用不便,耗时费力,普及率较低。为实现下肢失能老人在生活器具间安全且方便地移乘,研制了一款仿人背抱式移乘护理机器人。该机器人采用三自由度胸靠支撑被护理人的胸部,通过模仿人背人的动作设计,把被护理人背/抱起进行移乘。从研究人背人的动作特征入手,分析了影响移乘舒适性的因素,设计了机器人构型,建立了人机系统的力学模型,通过运动学及动力学解析优化了机器人机构及运动轨迹,明确了机器人的工作空间及其特有的运动特性。对8名不同身高体重的试验对象的试验结果显示,所研制的机器人可以较为安全舒适地完成仿人背抱动作并在不同生活器具间进行移乘服务。人机之间相互作用力的大小及其作用部位是影响舒适感的直接因素,因此可以通过调整胸靠的运动轨迹,实现不同身高体重的被护理人的舒适移乘。