兰成武开题报告.doc

西北民族大学毕业论文(设计)开题报告论文(设计)名称助老助行机器人的运动控制系统设计论文(设计)起止时间2012年12月10口一2()13年5月2()口姓 名 兰成武 学 号 P091813254学 院 电气工程学院专业班级09口动化(2)班指导教师 魏晓娟 选题的H的、意义及国内外对本课题涉及问题的研究现状目的及意义:H前,人口老龄化已成为世界范围的重大社会问题,人口的加速老龄化使医疗和社会保险系统面临前所未有的压力,高龄老年人的自我照料能力差,护理条件急需改善。使得助老助行问题正日益成为一个重大的社会问题。而普通助行器的功能非常简单,功能丄己无法满足老年人的日常行走和护理。因此,针对当前社会老龄化严重的问题,研制开发助老助行机器人产品,为老年人提供诸如出行、护理和医疗康复等方面的服务,研制并开发用于助老助行机器人,在当今世界老龄化的背景下,显得尤为重要。血运动控制系统是助行机器人的核心部分,系统屮的运动控制算法决定了控制性能的优劣,关系到机器人辅助性能的安全性和可靠性,本课题研究的主要内容即能更好的造福这些老年人群体的助老助行机器人运动控制系统。国内外研究现状:近年来,智能机器人在欧美H韩等国家己经取得了不少的研究成果,设计了一些具有不同驱动方式与外形特征的助行机器人,包括无驱动、后轮驱动、前轮驱动四轮驱动等诸多方式。例如佛吉尼亚大学的Wasson等人设计的MARCRoboticWalker是没有动力驱动的只能控制前轮的转向的三轮助行器,他通过整合声纳和红外传感器的数据、用户的输入、历史数据、小车的位置与方向等信息來推测用户打算采取的行走路径。只有当用户行走的舒适性或安全性受到威胁时,机器人才会根据推测的H标来影响用户的控制;再如日本东北大学的Hirata等人设计了另外一种被动助行机器人RTWalker,他又用于支撑的框架、装有伺服刹车的轮子、激光测距传感器和控制器组成,没有驱动装置。通过伺服刹车來改变系统的表观动力学,从而使适应用户在操作方面的困难;通过有障碍物施加给小车的虚拟力來实现避障。与欧美H韩等国家相比,我国的智能助行机器人研究起步较晚。但自从863计划先进制造技术领域重点项H“助老助残机器人概念殃及研究与开发”开展研究以来,已取得了初步的研究成果。由哈尔滨工程大学的学生发明的多功能助行机器人是一种能帮助截瘫、偏瘫以及行走不便的病人和老人自主进行下注行走训练的康复器械,基于绳驱动、轮驱动和腿部行走机构共同作用的综合训练平台,机器人具有电动轮椅功能、起坐训练功能和助力行走功能。该作品获得了2007年全国“挑战杯”一等奖,并在2009年入选北京奥林匹克公园内的屮国科技新馆展区。本课题主要研究方法、研究手段和需要重点研究的问题及解决的思路课题研究的方法和手段:本论文通过文献索引法和实验仿真法,在已有研究方法的基础上再通过口己的理解加入一些新方法来完成。重点研究的问题:运用单片机/DSP作为主控制器设计运动控制系统来实现各种传感器信息的采集处理、电机的控制以及基于使用者行走意图的运动控制算法。解决的思路:采用仿真观察实验,查询书籍,对比分析并结合导师的指导对系统不断进行完善。首先对助行机器人提出其系统的关键组成部分,并在此基础上结合系统的设计n标,进行助行机器人的总体方案设计;接着对助行机器人运动控制系统的软硬件进行设计,实现机器人在电机驱动下