为了更好地解决上述问题，传感器技术、机器人导航与定位、模式识别技术将被运用到服务机器人装置中，使其朝着智能化方向发展。多功能服务机器人将融合机械设计、智能控制、传感器等技术，成为技术研究的热点[6]。

1。4  本文研究内容及思路

本文以楼梯间为背景，对服务机器人的运动轨迹进行规划设计，确保服务机器人能以较小误差通过狭小的转弯。

第一章绪论部分介绍了服务机器人的研究背景及意义，概述了多功能服务机器人控制算法的国内外研究现状和仍待解决的问题，并介绍了本文的研究内容及章节安排。

第二章根据各项标准对楼梯间尺寸、服务机器人尺寸及速度进行总体设计，对轮椅进行简化设计。其次，简单介绍了动力学仿真软件ADAMS，根据设计参数，在ADAMS中建立服务机器人的虚拟样机。

第三章根据简化服务机器人模型的设计参数和规则，建立运动学模型。

第四章在MATLAB中建立服务机器人模型替代虚拟样机，进行控制系统设计。

第五章建立MATLAB和ADAMS联合仿真平台，验证模型确定性，进行联合仿真调试。

    最后总结全文工作，展望未来研究方向。

2  总体方案设计及ADAMS虚拟样机建立

2。1  系统总体方案设计

    本文主要研究服务机器人在楼梯间的转向问题，目标是机器人平滑稳定、无碰撞地、以误差小于30mm的标准根据期望轨迹通过楼梯间，故对模型细节进行简化设计。

2。1。1  楼梯间尺寸

    我国《民用建筑设计通则》（GB50352—2005）中规定：楼梯间转换方向时，扶手转向端处距墙面的平台最小宽度不应小于楼梯梯段宽度，且不得小于1200mm[12]。取最小限制条件，设置转向平台宽度为1200mm，梯段宽度为1100mm，转向同侧扶手间宽度为200mm。

2。1。2  服务机器人尺寸设计文献综述

    由于国内外现有的服务机器人装置形成规模的较少，并没有统一的性能指标要求。简化细节后，结合普通成年人体型设计服务机器人座椅尺寸。人体坐姿尺寸如图2。1所示[13]。座椅部分需要设计的尺寸包括座面高度、座面宽度、座面深度、靠背高度等。座面宽度指服务机器人的脚放置处与座面的距离，尺寸参照小腿加足高长设计。座面宽度参考坐姿臀宽设计。座面深度指做座椅最前端至靠背表面的距离，参考坐深设计。靠背高度参考坐姿肩高设计。参照表2。1，设计的轮椅座位参数如下：座面高度400mm，座面宽度500mm，座面深度450mm，靠背高度650mm。

        （a）侧视人体                            （b）直视人体

图2。1  坐姿人体部位尺寸

表2。1  人体尺寸相关数据

项目（mm） 90%中国男性

（18—60岁） 90%中国女性

（18—60岁）

  （a4）坐姿肩高 631 585

  （a8）小腿加足高长 439 399

  （a9）坐深 486 461

  （b3）臀宽 347 374

轮椅包括三个车轮，对轮系进行简化，选取车轮半径为100mm，车轮宽度为50mm，两后轮间连杆长550mm。