干扰环境下的坐垫服务机器人跟踪控制方法研究

发布时间：2025-05-04 18:11

　　随着人口老龄化程度加剧,交通事故频发,患有行走障碍的残障人群数量越来越多。坐垫服务机器人能够辅助行走障碍患者完成日常行为活动,在智能医疗服务领域得到了快速的发展。然而实际应用中机器人可能会出现严重偏离指定运动轨迹发生碰撞,或运行速度较快影响使用者安全等问题。因此,对机器人进行位置状态和速度状态的约束控制是极具研究意义的。本论文从使用者安全性角度出发,针对坐垫服务机器人位置状态与速度状态同时约束问题,进行不确定性扰动环境下的轨迹跟踪控制研究,主要内容如下:考虑坐垫服务机器人全向轮所受地面摩擦力情况以及发生的重心偏移现象,对坐垫服务机器人全向轮进行受力分析,结合其发生重心偏移后的模型参数,建立考虑全向轮摩擦力的坐垫服务机器人重心偏移动力学模型。针对坐垫服务机器人运动过程中受到的不确定性扰动上界已知和未知的情况,提出了滑模自适应控制方法,分别设计出参数自适应滑模控制器和扰动自适应滑模控制器,降低了机器人运动过程中控制参数变化以及扰动对跟踪过程影响,利用李雅普诺夫稳定性定理证明系统能够在所设计控制器的作用下达到渐近稳定,MATLAB仿真实验验证了所提出的控制方法可以实现对期望轨迹的准确跟踪。考虑...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.13D外科手术机器人DaVinciFig.1.13DsurgicalrobotDaVinci

沈阳工业大学硕士学位论文2实意义的。基于以上背景，坐垫服务机器人对在室内无法正常行走的老人以及下肢瘫痪或者截肢的残疾人群具有重要作用，通过对坐垫服务机器人进行轨迹跟踪控制，能够使其能协助使用者完成一些日常生活行为。然而，在现有的坐垫服务机器人跟踪控制研究中，均未考虑其在扰动环境下....

图1.2智能轮椅机器人Fig.1.2Intelligentwheelchairrobot

第1章绪论3德国柏林工业大学于2004年研发了一款智能轮椅机器人[14]（如图1.2所示），服务于下肢残障人群和伴有行走障碍的老年人。智能轮椅机器人控制系统由视觉系统及驱动系统组成，视觉系统通过获取使用者面部动作信息向轮椅驱动系统发出指令，控制智能轮椅的行进。当使用者由于自身原因....

图1.3哈尔滨工业大学上肢康复机器人Fig.1.3UpperlimbrehabilitationrobotofHarbinInstituteofTechnology

沈阳工业大学硕士学位论文4新[18]等人在面对手关节障碍的患者时，考虑了对四指进行拉伸训练和拇指外展的运动训练任务，研发出可穿戴式手功能康复机器人，并成功用于实践。在穿戴式机器人的研究方面，我国中科院合肥智能机器在2004年也推出了一种能够帮助下肢障碍人群进行康复训练的可穿戴型康....

图2.1坐垫服务机器人实际结构及日常应用Fig.2.1Actualstructureanddailyapplicationofcushionservicerobot

8第2章坐垫服务机器人数学模型坐垫服务机器人使用过程中，系统往往面临很多的自身或外界的不确定因素，正因如此，在对机器人进行数学建模时，想要建立一个精确且完整的机器人系统数学模型是较为复杂的。为了削弱外界不确定因素对控制过程带来的干扰，以往的研究中对控制方法的依赖程度较高，从而简化....

本文编号：4042696