防老年人跌倒的助老机器人人机系统动态稳定性分析模型

穆小奇; 张小栋; 徐海鹏; 李亮亮

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防老年人跌倒的助老机器人人机系统动态稳定性分析模型

更新时间：2025-07-09

- 防老年人跌倒的助老机器人人机系统动态稳定性分析模型
- 暂无标题
- 西安交通大学学报 2020年第8期页码：67-76
- 作者机构：
  
  1. 西安交通大学机械工程学院
  2. 西安交通大学陕西省智能机器人重点实验室
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  2017年新疆维吾尔自治区科技支疆计划资助项目（2017E0284）
- DOI：
  中图分类号： TP242
- 纸质出版：2020
- 稿件说明：
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穆小奇, 张小栋, 徐海鹏, 等. 防老年人跌倒的助老机器人人机系统动态稳定性分析模型[J]. 西安交通大学学报, 2020,(8):67-76.
穆小奇, 张小栋, 徐海鹏, 等. 防老年人跌倒的助老机器人人机系统动态稳定性分析模型[J]. 西安交通大学学报, 2020,(8):67-76. DOI：

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摘要

针对现有助行机器人防老年人跌倒的安全保障措施不够完善、模型存在局限性的问题

建立了防止老年人跌倒的助老机器人人机系统动力学模型

对人机系统的动态稳定性展开分析研究。首先

建立了人体倒立摆动力学模型

得到了人体动态稳定性区域以及人体跌倒的可能形式;其次

分别从前倾、后倾、左倾和右倾4种情况建立了防老年人跌倒的人机系统动力学模型

并给出了系统动态稳定必须满足的约束条件;最后

通过求解人机系统动力学方程对人体和助老机器人的动态稳定性分别进行了分析判断

并搭建了实验平台

分别对4种情况进行了实验

验证了模型的有效性。实验结果表明:在4种情况下

助老机器人的倾角均小于1°

人体的倾角均能在短时间内迅速下降至0°

所建人机系统可满足动态稳定性要求

所设计的助老机器人在帮助使用者进行户外行走过程中

能够起到防止老年人跌倒的目的。所提基于动态稳定性分析的动力学模型可为同类机器人控制研究提供理论基础

有助于助老机器人实用化。

Abstract

关键词

Keywords

references

穆小奇,张小栋,王亚宾,韩焕杰,袁亮,彭蕴博.助老机器人伴行模态人机耦合系统的耐冲击振动特性分析[J].振动与冲击,2020(02).

徐文霞,黄剑,晏箐阳,王永骥,陶春静.兼具柔顺与安全的助行机器人运动控制研究[J].自动化学报,2016(12).

李世明,Tanvi Bhatt.人体动态稳定性理论及防跌倒扰动性训练进展[J].体育科学,2011(04).

Chunjing Tao,Qingyang Yan,Yitong Li,Chengzhi Hu.Hierarchical Shared Control of Cane-Type Walking-Aid Robot[J].Journal of Healthcare Engineering,2017.

Yi-Chung Pai,Kamran Iqbal.Simulated movement termination for balance recovery: can movement strategies be sought to maintain stability in the presence of slipping or forced sliding?[J].Journal of Biomechanics,1999(8).

Yi-Chung Pai,James Patton.Center of mass velocity-position predictions for balance control[J].Journal of Biomechanics,1997(4).

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