轮椅机器人异构主从臂关节空间中的运动映射研究

sugarbabysu

摘要:轮椅机器人系统是一种用于帮助有肢体运动困难的老年人/残疾人完成各种日常生活操作的辅助机器人,研究异构主从臂之间的运动映射算法有助于提高此类机器人系统控制操作的便捷性和直观性.本文以人手臂作为通用主臂,异构的7DOF机械臂作为从臂,采用穿戴式人体运动运动捕捉系统获取人手臂的关节运动数据,然后根据从机械臂的构型特征将其关节分为肩、肘、腕3组,研究在关节空间中由主臂到从臂的运动映射算法以及从臂的自主避障算法,最终实现符合操作者日常习惯的异构从臂运动控制.本算法具有如下两个突出的优点1)老年人/残疾人可以根据生活直觉和日常习惯来控制机械从臂的运动,操作疲劳程度和出错率得到显著降低;(2)轮椅机器人在家庭等非结构化和受限空间中作业时的自身安全性得到显著提高.上述优点对于轮椅机器人系统在助老助残中的应用具有非常重要的意义.
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关键词:轮椅机器人;异构主从臂;运动映射

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       轮椅机器人由智能轮椅和安装在轮椅上的机械臂构成,可以部分或全部实现老年人/残疾人已丧失的操作能力,是一种典型的、用于帮助肢体运动困难的老年人/残疾人完成各种日常生活操作( Activities of DailyLiving , ADL)的辅助机器人(Assistive Robot)系统.一般情况下,使用者通过手柄等人—机器人接口控制机械臂的运动,从而为其提供服务;在其他情况下,操作者也可以离开轮椅移动平台,(或者由老年人/残疾人的家庭成员/护理人员)通过人—机器人接口遥操作控制轮椅机器人在房间中完成其他需要的家务劳动.
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轮椅机器人，听着很高大上