基于使用者运动意图的坐垫机器人安全触发控制研究

来源 :沈阳工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:tangyanb
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为了解决老年人与残障人士在日常生活中自我照顾的问题,坐垫机器人得到发展。在实际应用中,为使坐垫机器人更好的服务老年人和残障人士,需要坐垫机器人识别使用者的运动意图,同时坐垫机器人需要抑制外部的干扰,跟踪上规划的运动意图路径,保证使用者安全。针对使用者意图识别和机器人路径跟踪问题,本文以一种坐垫机器人为研究对象,研究了基于运动意图识别的路径规划及安全触发控制方法。主要内容如下:考虑坐垫机器人在意图识别规划路径上的跟踪问题,建立了坐垫机器人的动力学模型,并对坐垫机器人的结构进行分析,阐述了相关的物理意义。在此基础上,研究了坐垫机器人意图识别系统组成和控制策略。针对使用者运动意图的识别问题,基于模糊推理思想,设计模糊推理意图识别算法。根据使用者的位姿不同引起的坐垫压力变化,利用模糊推理辨识获得运动角度,进而规划路径。通过MATLAB仿真实验验证了模糊推理意图识别算法能正确识别使用者运动意图。为跟踪规划的运动意图路径,基于触发控制的相关原理,将轨迹跟踪误差和速度跟踪误差设为触发条件,在保持系统稳定的基础上,设计安全触发跟踪控制器。基于李雅普诺夫稳定理论证明了误差跟踪系统的稳定性,并且避免了系统出现Zeno现象,通过MATLAB仿真实验验证了安全触发控制器可以使坐垫机器人跟踪预定轨迹,并节约了通信资源。
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