伴随型服务机器人的运动控制研究

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近年来,随着高新科技的不断发展和进步,“互联网时代”将逐渐向“物联网时代”转变,未来智能家居、智能机器人、智能汽车、智慧医疗、智慧城市等万物互联和智能技术将会给人类社会和生活带来巨大的变革。而机器人技术也逐渐从工业应用领域走进“寻常百姓家”,各种服务机器人应运而生,给人们的生活带来很多便捷。我国自进入21世纪以来,人口老龄化问题日益严重,社会上对各种助老产品的需求越来越多,同时对产品的智能化要求也不断提高,伴随型服务机器人正是为了解决如何在室内更好地智能服务行动不便的老人这一问题而设计的产品。当行动不便的老人在躺在床上或者坐在轮椅上时,而家中又没有子女或者其他人来照顾看护老人时,伴随型服务机器人便会充当“保姆”角色来帮助老人完成诸如取药、拿水等辅助性智能化便捷服务。本文设计的伴随型服务机器人作为助老机器人“多功能智能轮椅床”的伴随机器人,具有良好的适应性、便捷性、安全性和智能化等特点,其主要由四大模块组成,分别是:移动平台、机械臂、自动充电模块和智能控制终端平板电脑。其中移动平台为“前置2主动轮+后置2从动轮”结构设计,其配备多种传感器模块,如超声波传感器、红外传感器、视觉传感器、激光雷达等,从而保证机器人在室内环境较复杂的情况下具有良好的适应性和安全性;机械臂为人机协作机械臂UR5机械臂,同时配备具有力控制功能的电动手爪,具有自保护功能,保证了该机器人的安全性,避免了机器人出现伤人伤物的情形;自动充电模块采用具有良好容差性的专用充电接口设计,开发的自动归位策略算法能够保证机器人整体在低电量的情况下完成自动充电功能;平板电脑作为整个机器人的智能控制终端,基于TCP/IP协议Socket通信设计开发出一套专属的上下位机通讯架构和一套完整的人机交互控制软件,实现了对机器人系统的全方位实时远程控制功能,使得伴随型服务机器人具有稳定性好、操作便捷和智能化等特点。
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