学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

个人卫生护理机器人测控系统研究

作　者: 韩征峰
导　师: 韩建海; 尚振东
学　校: 河南科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 机器人服务机器人个人卫生护理专家控制测控系统自动洗浴
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 19次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着人口老龄化的加速，老年人护理问题日益突出。洗浴作为日常护理之一，对老年人来说几乎是一种奢望。因此，开发面向老年人及残疾人，能够实现自动洗浴的个人卫生护理机器人具有重要的社会意义和广阔的市场前景。测控系统是个人卫生护理机器人的必要组成部分，是实现自动洗浴功能的关键。本论文以个人卫生护理机器人为平台，重点研究了个人卫生护理机器人的测控系统。在机械结构设计的基础上，考虑要实现的功能和控制系统技术指标进行测控系统设计，通过对以单片机、PLC或“PC/IPC+运动控制卡”为核心控制器的方案分析，确定了用“PC/IPC+运动控制卡”作为核心控制单元的测控系统总体方案。采用应变式力传感器和光电码盘速度位移传感器，实现对搓澡力和搓澡装置运动速度及位移的测量。为实现洗浴过程中搓澡的柔性化和搓澡的舒适度要求，进行了搓澡力度控制策略研究，设计了以专家控制系统为上层决策，以速度和位移伺服控制系统为下层控制的递阶控制系统。其中专家控制系统通过分析洗浴者的年龄、肥胖程度和历史记录等知识，结合洗浴过程中实测的搓澡力以及搓澡过程中洗浴者的反应等参数，按照专家知识规则进行推理决策，优化洗浴中的搓澡强度（包括搓澡装置的运动速度和位移）。速度和位移伺服控制系统以专家控制系统的决策结果为指令，以速度位移传感器作为反馈，对执行机构进行闭环PI调节。选用测控核心器件，设计硬件系统并搭建实验平台；通过分析自动洗浴流程，结合硬件系统，设计各个模块洗浴时的运动控制程序，程序采用C语言编写并在硬件平台上调试通过。在软硬件设计的基础上，进行空载调试、各模块单独调试及整机的联调实验。实验表明，设计的测控系统运行稳定、准确、快速，能够实现洗头、搓澡、辅助站立、生命体征监护等基本功能，验证了测控系统设计方案的可行性。在洗浴过程中通过搓澡力度的实时监测，提高了搓澡机构的柔性化和搓澡的舒适度，为进一步的研究开发奠定了基础。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
    1.2.1 个人卫生护理机器人的国内外研究现状  10-13
    1.2.2 机器人控制技术的国内外现状  13-14
  1.3 论文研究主要内容及技术路线  14
  1.4 论文章节安排  14-16
  1.5 本章小结  16-17
第2章个人卫生护理机器人总体方案设计  17-29
  2.1 个人卫生护理机器人机械结构方案简介  17-20
  2.2 个人卫生护理机器人测控系统技术指标  20-22
  2.3 个人卫生护理机器人测控系统总体设计方案  22-28
    2.3.1 基于单片机的测控方案设计  22-23
    2.3.2 基于 PLC 的测控方案设计  23-24
    2.3.3 基于运动控制器的测控方案设计  24-25
    2.3.4 系统总体方案确定  25-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章搓澡控制策略研究  29-51
  3.1 搓澡压力检测  29-32
    3.1.1 测试电桥设计  29-30
    3.1.2 贴片方案设计  30-31
    3.1.3 放大电路设计  31-32
    3.1.4 传感器标定  32
  3.2 搓澡机构运动控制建模与仿真  32-42
    3.2.1 伺服电机数学模型  33-35
    3.2.2 控制器设计  35-42
  3.3 搓澡模式控制策略  42-49
    3.3.1 搓澡强度划分  43-44
    3.3.2 搓澡强度专家控制  44-45
    3.3.3 皮肤特性专家知识  45-47
    3.3.4 专家系统推理规则  47-48
    3.3.5 数据库设计  48-49
    3.3.6 知识库的设计  49
  3.4 本章小结  49-51
第4章个人卫生护理机器人测控系统硬件设计  51-73
  4.1 核心控制单元  51-55
  4.2 伺服驱动单元  55-69
    4.2.1 伺服电机选型  55-65
    4.2.2 电动推杆选型  65-67
    4.2.3 运动控制器与伺服系统组成的伺服控制系统  67-69
  4.3 生命体征监护部分  69-70
  4.4 测控系统电路接线  70-72
  4.5 本章小结  72-73
第5章个人卫生护理机器人测控系统软件设计  73-81
  5.1 洗浴流程分析  73
  5.2 软件程序流程图  73-77
    5.2.1 洗头模块分析  73-74
    5.2.2 搓澡模块分析  74-77
    5.2.3 专家控制的软件实现  77
  5.3 软件程序的编程实现  77-80
  5.4 本章小结  80-81
第6章个人卫生护理机器人测控系统联机调试  81-91
  6.1 测控系统的调试内容  81-82
  6.2 空载调试  82
  6.3 测控系统联机调试  82-89
    6.3.1 搓澡模块的调试及分析  82-88
    6.3.2 洗头模块的调试及分析  88-89
    6.3.3 整机的测试及完善  89
  6.4 本章小结  89-91
第7章结论与展望  91-93
  7.1 课题研究主要内容及结论  91-92
  7.2 课题研究展望  92-93
参考文献  93-96
致谢  96-97
攻读硕士学位期间的研究成果  97

个人卫生护理机器人测控系统研究

内容摘要

全文目录

相似论文