助老机器人冲击孝养伦理的对策研究

随着人口老龄化现象的加剧,养老问题已经成为社会各界关注的焦点。在这一背景下,助老机器人这一新兴产业逐渐引起了人们的关注和青睐。助老机器人通过提供照料、陪伴、娱乐等功能,不仅能提升老年人的生活质量,满足其个性化需求,还可以减轻子女的负担,为智能化养老提供了新思路。然而,助老机器人进入人类关系网中,不仅解构了传统意义的家庭关系网,还导致了父母—子女关系的疏离以及孝养意识的淡化,甚至还加速了孝养伦理的变革。本文旨在对助老机器人与孝养伦理的冲击关系进行分析与探讨,并提供解决对策。

助老机器人的伦理辩护

在老龄化程度日益提高和养老压力越来越大的现代社会中,推广助老机器人是解决养老问题的一种重要手段。许多国家制定了专门的政策与规划,相关企业也在大力研发助老机器人产品,科技人员与社会媒体普遍对机器人协助养老持乐观态度。虽然助老机器人的使用确实存在一些伦理风险,但机器人养老对于社会、家庭与老人来说,都有一定的益处。尽管机器人"情感"跟人类情感存在差别,但助老机器人可以在一定程度上满足老人的情感需要,我们不应该简单地加以拒斥。从"能力方法"的角度看,助老机器人可以提高老人的生活质量,增加老人的自由度,维护老人的尊严。对于助老机器人可能产生的伦理风险,我们需要从多个角度入手进行伦理治理,使机器人更好地为人类服务。

关于助老机器人路标定位优化仿真研究

针对助老机器人服务的特殊性,决定了其工作环境的开放性,而在开放环境中要求精确定位,保证助老机器人安全工作。影响机器人精确定位的因素主要是,未知环境下路标特征的提取易受环境影响,所建模型的噪声特性未知。为了提高助老机器人的精确定位,提出一种采用未知路标的多传感器信息融合的无迹卡尔曼滤波的定位方法,并采用改进的SageHusa自适应滤波算法对其未知噪声方差阵进行估计。仿真结果表明,在未知路标下,系统噪声曲线稳定控制在极小范围内,证明了Sage-Husa自适应UKF算法是有效性,为助老机器人的广泛使用提供了理论基础。

基于星空定位的智能助老机器人的研究与设计

随着人口老龄化进程的加快及机器人、智能控制等方面技术的不断发展,关于助老助残服务机器人的研制开发也越来越多的受到人们的关注。文章在近年来服务机器人定位技术研究和发展状况的基础上,设计了一种基于星空定位的智能助老机器人系统。该系统以ARM9处理器S3C2440为控制核心,搭载PC工控机,配备星空定位模块及各种传感器模块,自主开发应用控制程序,能够完成稳定行走、环境监测、物体抓取等辅助老人生活自理的工作。该系统经实验验证,运行良好,达到了设计要求。

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

由于助老机器人在户外辅助老年人行走过程中会遇到路面不平冲击或其它瞬时冲击,不仅会对助老机器人本身产生冲击振动影响,还会引起由此带来老年人手部的局部振动。为了研究助老机器人人机耦合系统的耐冲击性,对助老机器人人机耦合系统振动特性进行了较深入的分析。①分析了助老机器人的前、后轮在不同作用输入下的强迫振动,分别建立了助老机器人系统和老年人人体系统的振动模型;②建立了助老机器人人机耦合系统的振动模型;③采用Matlab/Simulink软件分别从地面不平冲击和瞬时冲击两类情况对助老机器人人机耦合系统的耐冲击振动特性进行了振动模型仿真分析。结果表明:两类情况下老年人手部的振动幅值、振动最大速率和助老机器人把手的振动幅值、振动最大加速度以及最大耦合作用力均较小,助老机器人人机耦合系统的耐冲击性较好。其研究过程为分析对防摔控制和人手舒适度调节控制的影响提供了理论基础。

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

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。

多功能床椅一体化助老机器人机械系统设计与实现

提出一款操作简便、功能丰富的床椅一体化助老机器人,对机械系统进行设计与实现.根据老年人实际需求规划机器人总体结构及主要机构.为满足实际应用需要,对关键机构及零件进行运动学分析和有限元分析,从理论上验证设计的可行性;详细设计各模块机械结构,完成样机搭建与调试,并优化关键机构,验证该助老机器人机械系统的可靠性和实用性.研究结果可为床椅一体化助老机器人研发提供技术基础与开发平台,为实现多功能助老服务机器人集成化、实用化提供有效解决途径.

助老机器人伴行模态振动对手部舒适性影响分析

由于助老机器人在户外辅助老年人行走过程中会遇到路面不平或瞬时冲击,不仅会对助老机器人本身产生冲击振动影响,更重要的是还会引起由此带来老年人手部的局部振动。为了研究助老机器人是否满足老年人的舒适性要求,对助老机器人耐冲击振动特性及其对老年人伴行舒适性的影响进行了较深入的分析。首先,分析助老机器人的前、后轮在不同位移输入下的强迫振动,建立助老机器人的双轴垂直和俯仰两自由度振动模型;然后,利用助老机器人的几何关系建立老年人的手部振动模型;最后,采用MATLAB/Simulink软件分别从瞬时冲击和地面不平两类情况对助老机器人耐冲击振动特性及其对老年人伴行舒适性的影响进行振动模型仿真分析。结果表明:两类情况下老年人手部的振动幅值和振动速率均较小,机器人能满足老年人的手部操作的舒适性要求。其研究过程为分析同类机器人相关问题提供了理论基础。

基于助老机器人的行人检测与跟踪算法研究

行人检测与跟踪是助老机器人的基本功能之一。针对行人检测中目标需人工标定图像初始帧、目标检测准确性差、行人丢失较难重新跟踪的问题,提出一种基于行人检测和核相关滤波器(KCF)的跟踪算法。通过Kinect2摄像头获取环境视觉信息,采用方向梯度直方图(HOG)提取行人特征,使用支持向量机(SVM)的方法训练模型实现自动检测,应用KCF跟踪算法跟踪行人,并结合深度数据,计算其世界坐标,驱动机器人实现行人稳定跟踪。在Ubuntu16.04系统和ROS平台下搭建软件系统,并在实验Turtlebot移动平台进行实验测试。结果表明,该算法可自动检测行人并在复杂环境中对行人进行稳定跟踪,有效提高了助老机器人的移动、感知性能。

基于助老机器人的驱动电机控制算法研究

传统PID控制算法可靠性高、控制精度高、算法简单,但只对能够建立精确数学模型的控制系统有更好的控制作用。模糊自整定PID控制算法是结合传统PID控制和现代控制理论中模糊控制优点的一种现代控制算法。基于此,在结合PID控制算法的基础上进行改进,采用模糊自适应PID控制算法,并利用MATLAB进行仿真。结果表明,该算法提高了助老机器人控制系统的准确鲁棒性和抗干扰性能。

基于激光SLAM的助老机器人

针对我国当前老龄化的进程加快,助老服务需求增加的问题。设计了一款基于激光雷达SLAM(同时定位与地图构建)的室内助老机器人。该机器人利用Gmapping粒子滤波算法,通过二维激光雷达与里程计进行地图的构建与自身的定位。可以通过机器人携带Pixy相机对目标物体进行定位并抓取,辅助老人生活。该系统经过验证,运行良好,达到了设计需求。

助老机器人及运动控制分析

近年来,智能移动服务机器人越来越受到政府、医疗科研单位的重视和支持,不断推出了一系列指导方针和扶持计划。本文探讨了我国助老机器人的研究现状,探讨助老机器人及运动控制的研究方式。

家用智能助老服务机器人产品概念设计研究

随着科学技术的不断发展,全球范围内的机器人研发正受到越来越多的关注,它可以帮助老年人更好地照顾他们的日常需求,尤其是针对智能家居环境的机器人产品,已经取得了显著的成果。本产品结合心理学、人机工程学、医学、机器人学、工业设计方法学多学科知识,以用户体验为核心,提出了一种新的智能化养老服务模式;在运动系统设计中,我们建立了它的三维模型,包括底座、悬挂和抓取机构。通过计算,我们可以确定每个全向轮的速度,并通过仿真来获得实际机器人无法测量的变形信息,采用Raspberry 4B作为主控板,STM32系列单片机作为驱动板,它能够接受Raspberry 4B发出的指令,并通过复杂的算法,将其转化成PWM波,进而操纵底部的电机,实现移动机器人在室内的各种精确定位;在设计控制系统时,通过采用最新的 PID 调节技术,我们可以实时监测和控制直流电机的运行情况,并将其反馈给驱动板,构建一个完整的、具有多种功能的自适应控制系统,这让机器人的整体控制更加稳定,智能;外表设计上,采用四层阳极氧化铝合金板和铝型材的应用,大大提升了移动机器人的抗压能力,确保其重心更加稳固,从而确保其在室内环境下的 高效率和安全;语音设计中,通过使用Gmapping、Navigation以及语音技术,这款移动机器人可以在室内进行自定义的导航,并且可以通过语音进行操作。

一种视觉引导助老服务机器人的总体设计

为辅助老年人的日常生活,采用视觉导航方式,完成了基于ARM7和数字信号处理器(DSP)双处理器的嵌入式控制系统的硬件设计,开发了一种在室内一定的结构化环境中可实现"到达并抓取"功能的助老机器人-"服务1号"。该机器人结构新颖,采用轮式移动方式,具有两种构型相异的多自由度机械手臂,实现了在一定结构化环境中避障行走、双臂协调作业,完成了"到达并抓取"的任务。实验结果表明,该研究为进一步研究视觉伺服算法奠定了基础。

作业型助老/助残机器人系统的研究

介绍了作业型助老/助残机器人系统的总体设计思想,在明确残障人士日常活动特点的基础上,提出了以电动轮椅作为基础单元的模块化设计方案,并对一些关键部件,如7自由度轻型作业臂、人体健康监测模块和传感器模块等进行了设计。

用于助老助行机器人驱动控制的触滑觉检测识别方法

针对老年人的生理特征,以及其对操作助行机器人的舒适度和掌控感的技术需求,提出一种用于助老助行机器人驱动控制的触滑觉检测识别方法。首先,在提出助老助行机器人触滑觉驱动控制系统方案的基础上,设计开发了助老助行机器人系统;进而,研究讨论了用于驱动控制模式识别的触滑觉信号的特征表示与提取方法,提出一种采用聚类中的K-均值和分类中的K近邻算法相结合的改进分类识别方法;最后,通过大量的在线及离线实验分析,结果表明:所研究的触滑觉检测识别方法是有效的,它能够实现助老助行机器人的触滑觉驱动控制。

家庭助老服务机器人的设计与分析

传统助老机器人抓取物品时稳定性差、运动轨迹不精确、机器人整体变形量较大。针对上述问题,设计了一款能够辅助老年人的智能抓取物品的家庭式助老机器人。提出了应用Matlab软件对助老服务机器人悬臂结构进行逆运动学仿真分析的方法。构建了其底盘部分、悬臂机构、抓取机构的三维模型。计算求得底盘部分各全向轮的速度表达式和机器人悬臂的D-H位姿运动方程组,仿真获得了实体机器人难以得到的变形数据。通过实验证明,机器人可以实现精确运动与机器人布局的合理与稳定性。

助老环境与安全服务机器人机械结构设计研究

针对如何保证移动机器人正常平稳运行及如何优化机器人运行方式的问题,本项目拟设计一种基于ROS系统的助老环境与安全服务机器人。该服务机器人以Raspberry 4B为主控板,STM32系列单片机为驱动板,STM32驱动板接收来自Raspberry 4B的指示,经过一系列的算法,将运动控制信息转换为PWM波,控制底层电机运动,从而使移动机器人到达室内任意位置。该移动机器人采用了四层阳极氧化铝合金板及铝型材为主要结构,增加了移动机器人外壳的强度,使移动机器人重心较为稳定,保证了移动机器人在室内运动过程中的有效性及安全性。同时移动机器人采用Gmapping、Navigation和语音等功能包实现室内自主导航及语音控制的功能。通过各个模块的控制联动,机器人能够很好地完成自主导航及语音控制等功能,满足本设计助老服务的目的。

家居环境检测助老服务机器人的设计

本文基于中国机器人及人工智能大赛试题,设计了一种智能家居助老机器人系统,该系统STC8A8K64S4A12281/PWM系列单片机为核心控制部分,自主开发应用控制程序,能够完成环境监测、并通过检测结果自主控制或语言交互控制智能家居等辅助老人生活自理的工作。该系统经验证,运行良好,可以实现检测环境烟雾、光照度和温湿度,并实现智能控制的要求,培养了学生创新实践能力。

基于模糊PID的助老助行机器人控制系统设计

为了满足助老助行机器人对运动控制系统能够适应不同路况和高精度的要求,设计了一种基于TMS320F2812的助老助行机器人控制系统,完成了硬件、软件设计。将模糊PID算法应用到助老助行机器人的双电机差速驱动控制中,实现了复杂的行走功能,通过试验验证了整个控制系统的可行性和自适应性。