中医按摩机器人双臂推拿过程的避碰控制①.PDF

计 算 机 系 统 应 用 2013 年 第 22 卷 第 5 期 ① 中医按摩机器人双臂推拿过程的避碰控制 曹端江, 刘存根, 鲁守银, 吕 骁, 陈 泽 ( 山东建筑大学 信息与电气工程学院, 济南 250101) 摘 要: 讨论了中医按摩机器人的双臂协调运动控制问题. 根据机械臂的结构特点, 将空间避碰问题转化为平面 内的避碰问题, 对按摩机器人双臂推拿过程中可能发生的碰撞情况进行了分析. 利用平面几何方法, 对机器人双 臂协调推拿过程进行了避碰规划, 设计出一套双臂协调运动控制策略. 利用 MATLAB 对双臂的避碰情况进行了 运动学仿真, 仿真结果表明本文中设计的方法可以有效的实现双臂在推拿过程中的协调运动. 关键词: 中医按摩机器人; 双臂协调; 避碰; 平面几何 Control of Collision Avoidance in Progress of Dual-Arm Manipulation by Chinese Massage Robot CAO Duan-Jiang, LIU Cun-Gen, LU Shou-Yin, LV Xiao, CHEN Ze (School of Information and Electrical Engineering Shandong Jianzhu University Jinan 250101, China) Abstract: Control of dual-arm coordinated motion of Chinese massage robot was discussed in this paper. According to the structural characteristics of the manipulators, the problem of collision avoidance in three-dimensional space was transformed into one in the relevant plane. With the method of plane geometry, a collision avoidance strategy was designed. Kinematic process of collision avoidance of the two arms was simulated by MATLAB. The results showed that the method designed in the paper was effective for coordinated movement between the two arms. Key words: Chinese massage robot; dual-arm coordination; collision avoidance; plane geometry 随着中医按摩治疗[1,2]在我国伤科治疗中有着悠 按摩双臂能够协调动作, 设计出一种双臂避碰算法是 久的历史, 但目前各大医院的临床治疗仍由有经验的 十分重要的. 按摩师人工进行, 一个疗程下来, 付出的体力非常巨 关于避碰规划[5,6], 国内外学者已经探索出了很多 大;针对当前的社会人口结构老龄化日益严重, 医疗保 有效的求解方法. 这些方法大都是由几何法、单元分 健资源相对短缺等现实问题, 山东建筑大学机器人研 解法、人工势场法和数学分析方法等基本方法引申出 究所综合多种相关技术, 研制出一种可以实现多种空 来的. 从相关文献[6]上来看, 应用最多的是基于 C 空 间按摩手法的龙门式结构的中医按摩机器人[3,4]. 它能 间的自由空间法和基于直角坐标空间的人工势场法. 够根据患者的病情及身体体征,