面向残疾人助餐任务的机械臂规划与控制技术

代非凡¹，裴梓钧¹，王朴²，陈卫东¹

（1.上海交通大学 医疗机器人研究所；自动化系，上海 200240；2. 中山大学附属第七医院,广东深圳 518107）

摘要：对于有上肢障碍的残疾人来说，进食是一项必不可少的活动，因此诞生了许多喂养机器人。然而，安全性和可靠性是建立对辅助机器人信任的两个基本要素。因此，开发了一种安全可靠的机器人辅助喂食系统的规划和控制方法。首先，喂养任务扩展到包括餐前准备和进食。然后将喂食任务分为开门，抓取和转移，取餐具，叉取食物，和转移食物五个子任务。同时，系统从用户界面、任务规划、运动规划、控制和感知五个层面进行构建。其次，基于以运动为中心的分类方法，将馈送任务分解为一系列运动原语；然后利用这些原语构造一组状态集，然后使用有限状态机作为任务管理器，在馈送任务中调节工作流程。第三，描述了面向安全的运动规划器、食品选择器、导纳控制器和碰撞检测器。最后，在实验室进行了实验，并进一步在康复医院进行了脑卒中患者的实验。实验结果表明，该系统安全可靠。

关键词：辅助机器人，机器人助餐，导纳控制，运动规划，任务规划 

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Dai, F., Pei, Z., Wang, P. et al. Planning and Control for Robot-Assisted Feeding System Towards the Disabled. J. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci.) (2024). https://doi.org/10.1007/s12204-024-2779-z  

《上海交通大学学报（英文版）》是由教育部主管、上海交通大学主办的自然科学综合性学术期刊，被 EI、Scopus等检索系统收录。主要刊登反映基础理论和工程领域实验研究的最新成果，如电子工程和自动化、计算机和通信工程、船舶海洋和建筑工程、材料科学与工程以及生物医学工程等。从 2021 年开始，《上海交通大学学报（英文版）》主要刊登医工交叉研究和人工智能及其在工程中的应用成果。 

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