仿人機(jī)械手中醫(yī)按摩手法的建模與柔順控制.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國正在逐步地進(jìn)入老齡化社會(huì)，由于我國的人口基數(shù)大，服務(wù)業(yè)發(fā)展相對(duì)滯后，使得相關(guān)扶老助老行業(yè)發(fā)展的嚴(yán)重不足。中醫(yī)推拿按摩作為中醫(yī)的一種物理療法，在醫(yī)療保健方面有著很多的應(yīng)用，作為一種清潔的治療方法，長期以來一直受到廣大患者的認(rèn)可。研究開發(fā)一種中醫(yī)按摩機(jī)器人來代替按摩技師對(duì)老年人進(jìn)行醫(yī)療保健護(hù)理，解決當(dāng)前助老扶老行業(yè)人力資源不足的問題成為當(dāng)前迫切需要解決的問題。近些年來隨著中醫(yī)按摩醫(yī)學(xué)在世界范圍的流行，國內(nèi)外的專家學(xué)者

2、們對(duì)按摩機(jī)器人的技術(shù)問題進(jìn)行了大量的研究。中國國家“十一五”高新技術(shù)發(fā)展規(guī)劃(“863”計(jì)劃)先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域服務(wù)機(jī)器人重點(diǎn)項(xiàng)目課題，也對(duì)中醫(yī)按摩機(jī)器人進(jìn)行了立項(xiàng)研究。
　　 山東建筑大學(xué)機(jī)器人研究所承擔(dān)了該項(xiàng)目，研制開發(fā)了中醫(yī)按摩機(jī)器人，將按摩技師從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來。中醫(yī)按摩機(jī)器人的研制已經(jīng)經(jīng)歷了兩代，本論文利用中醫(yī)推拿按摩理論、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制理論、機(jī)電一體化技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)多種按摩手法的第二代中醫(yī)按摩機(jī)器人

3、的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
　　 本文對(duì)按摩機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)機(jī)器人的傳感器單元、運(yùn)動(dòng)控制單元、執(zhí)行動(dòng)作的機(jī)械臂和仿人機(jī)械手模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)完成了中醫(yī)按摩機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制柜，并綜合考慮電磁兼容、散熱等因素完成了控制柜內(nèi)部電源線和控制信號(hào)線的布置，保證了整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
　　 在中醫(yī)按摩機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，按照D-H算法建立機(jī)械臂和仿人機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，推導(dǎo)機(jī)械手在基坐

4、標(biāo)系下的位置與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)變量之間的關(guān)系，利用MATLAB進(jìn)行了軌跡的仿真。針對(duì)按摩機(jī)器人所要求的安全性、可靠性、舒適性等，依據(jù)柔順控制的相關(guān)理論對(duì)仿人機(jī)械手進(jìn)行研究，并將其算法應(yīng)用于中醫(yī)按摩機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中。以掌揉手法為例，進(jìn)行了相關(guān)算法的研究和仿真實(shí)驗(yàn)。
　　 根據(jù)中醫(yī)按摩機(jī)器人的基本機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)和相關(guān)算法研究，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行編程；對(duì)于相關(guān)的按摩手法，進(jìn)行了編程實(shí)現(xiàn)；對(duì)上位機(jī)的編程和部分算法進(jìn)行了研究以實(shí)現(xiàn)操作者對(duì)按摩機(jī)器人