【摘 要】
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随着人口老龄化的不断加剧,护理机器人的重要性日渐凸显,其中欠驱动姿态变换护理机器人以其功耗低、成本低、灵活性高的优点逐渐成为了研究热点之一。在国家重点研发计划项目资助下,从辅助失能、半失能人群完成坐-站-躺三姿态变换出发,分析了姿态变换机器人的机构构型,以减少驱动数量为目的,设计了一款欠驱动姿态变换护理机器人。论文的主要研究工作包括以下内容:（1）分析了姿态变换机器人的研究现状,明确了欠驱动姿态变
【基金项目】
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“国家重点研发计划”,项目名称:脊髓损伤康复机器人系统集成,项目编号:2019YFB1312500 the National Key R＆D Program of China.No.2019YFB1312500；
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随着人口老龄化的不断加剧,护理机器人的重要性日渐凸显,其中欠驱动姿态变换护理机器人以其功耗低、成本低、灵活性高的优点逐渐成为了研究热点之一。在国家重点研发计划项目资助下,从辅助失能、半失能人群完成坐-站-躺三姿态变换出发,分析了姿态变换机器人的机构构型,以减少驱动数量为目的,设计了一款欠驱动姿态变换护理机器人。论文的主要研究工作包括以下内容:（1）分析了姿态变换机器人的研究现状,明确了欠驱动姿态变换护理机器人的设计目标,进而对该姿态变换护理机器人进行构型设计;对机器人整体的自由度和两种状态切换下的自由度分别进行计算,在此基础上分析了机器人的欠驱动系统在坐-躺和坐-站转换两种运动状态下如何实现确切运动。根据以上分析,利用Solid Works软件建立了欠驱动姿态变换护理机器人的三维模型,验证了该方案能够辅助被护理人完成坐-站-躺三姿态之间的变换,并对机器人的机架进行了有限元分析。（2）对欠驱动姿态变换护理机器人的运动学问题进行了求解,基于运动学分析,利用五次多项式插值法对座板和背板进行了轨迹规划,确保了机器人在位姿变换时的平稳性,并计算了坐-站变换与坐-躺变换两种运动状态下机器人各关键点的位置变化以及机器人的工作空间。（3）建立了ADAMS虚拟仿真样机并进行了运动学仿真,获得了在实际工作过程中座板和背板运动时的角度、角速度及角加速度变化曲线,验证了运动学建模的正确性。对机器人的动力学进行了分析,为动力学仿真提供理论依据,建立了人机虚拟仿真样机并进行了人机动力学仿真,获得了在实际工作过程中电动推杆的受力曲线。运动学和动力学仿真结果作为机器人样机设计的依据,进而开展了机器人的样机设计。（4）制作了欠驱动姿态变换护理机器人的实验样机,并利用该机器人样机进行了空乘实验与辅助被护理人完成多姿态变换的负载实验。经验证,所设计的机器人能够安全舒适地辅助被护理人完成坐-站-躺三姿态之间的变换。
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