智能助行机器人概念样机设计

摘要

智能助行机器人主要针对行走不便、视弱、盲人等的老年人和残疾人，以日常生活和工作所需要的行走辅助为主要目标。助行机器人样机不但广泛应用与医院和疗养院，也常常作为家庭老人和残疾人的康复设备。本论文针对目前国内外助行机器人的重量过大、承载能力、不能适应室内/室外多种地面、辅助导航系统昂贵等不足展开研究，研制了可适应室内/室外等环境、便携式的智能助行机器人样机，主要包括助行机器人的机械设计、运动学分析等方面。 首先，回顾和总结了助行机器人的研究历史和发展现状，对国内外各主要研究机构设计的助行机器人进行了分析和对比，并介绍了本文研究的主要内容。 其次，对机器人研制目标进行了分析，讨论确定了助行机器人样机的总体设计方案。从整体上对机器人机械设计的特点和局部结构相关元件的选择进行研究。根据作业环境的要求、负载能力，利用现代机械设计方法，通过比较各种传动方式的优缺点，由助行机器人的底盘机构设计出发，按从下到上的顺序相对独立地利用Pro/E设计了助行机器人的机构，最后经过分析，设计出实际样机。 再次，建立了该机器人在平面上的运动学模型，讨论在该模型下几种基本运动形式的实现条件，还分析齿轮传动对小车运动学模型的影响，得出提高小车运动精度可采取的措施。 最后简单介绍了样机的硬件结构，主要包括控制驱动单元、脉搏传感器、GPS接收器、RFID读卡器、和激光传感器。对样机的智能化提供了硬件支持。