题目

智能助老机器人的设计

选题意义、研究现状及可行性分析

1、目的及意义

中国已经进入老年化社会，而且老龄人口数量已经逐年呈逐渐上升趋势，巨大的养老压力不仅仅只是某个人的事了，已经上升为社会问题，政府也相应的出台养老政策方案。比如延迟退休，比如鼓励二胎。目前很多老人有高血压，糖尿病等慢性疾病，这些慢性疾病需要终生服药，并且很多老人记忆力变差，总是忘记吃药或者吃药后忘了，导致多吃一次或不吃，这些都会使老人的身体处于危险境地，城镇空巢老人大约有几千万，由于其子女长期在异地工作甚至域外工作学习，一些家庭尤其是独生子女的家庭常年呈空巢状态。农村留守老人约有上亿人，他们的子女异地打工，很少回家，相当一部分人还把孩子也留在农村家里由老人照看。为此，我们研发了一种多功能助老机器人，保证了老人吃药的时间、数量和种类，从而降低了老人忘记吃药或乱吃药所带来的安全隐患。除此之外，大多数老人，由于缺少子女的陪伴，心里会孤苦万分，还有的老人腿脚不便，种种问题需要我们去解决。

2、国内外研究现状

国外：目前,全世界60岁以上的老年人口已达到6亿左右,人口老龄化己成为世界范围的重大社会问题.我国60岁及其以上老年人口己达1.32亿,占全国总人口的10%,并以年均3.32%的速度持续增长.预计到2015年,60岁以上的人口将超过2亿,占总人口的14%,其中老年病患者约有50%需要护理服务.

目前，美国65岁及以上老年人占全国人口的12.5%左右，2050年将达到20.7%，其中，85岁及以上人口数量将达到1800多万，是1995年的将近6倍。日本人口的现状可概括为“超老”。日本是一个长寿国，2003年统计平均寿命为男78.36岁，女85.33岁，65岁以上的老年人口占 19.24%，目前还在呈上升趋势。专家预测，2050年65岁以上的老年人口将上升到33.7%。同时，2003年未满15岁的年幼人口占人口总数的 14.03%，表明日本人口另一重要特点——“少子化”。澳大利亚：澳大利亚早在1940年就已步入老年型社会。澳大利亚统计局报道，1990年6月30日至2010年6月30日，65岁及以上老人所占本国全人口百分比从11.1%增加到13.6%。同期，85岁及以上老人所占总人口百分比提高了2倍，即从1990年6月的0.9%提高到2010年的 1.8%。韩国：据韩国国家统计厅介绍，2006年韩国有4800万人口，预计2045～2050年，韩国人口将以平均每年1%的速度递减，届时韩国将成为世界上人口减少最快的国家。到2050年，65岁以上的人口将占到韩国国内总人口的38.2%，而世界平均比例是16.2%，韩国将成为世界最“老”的国家。韩国的分析人士警告说，低出生率将导致国内劳动力减少，加剧社会老龄化，给政府带来沉重的养老负担。设计一款多功能助老机器人迫在眉睫。

国内：我国已提前进入老年型社会。有专家指出，发达国家在进入老年型社会时，人均国内生产总值一般在5000到10000美元左右，而我国目前尚不足1000美元，因此我国已是典型的“未富先老”国家，我国老龄化的速度居世界之首，人数的绝对数也是世界之最。智慧城市、智慧社会是目前社会发展的主旋律，而针对人口老龄化的健康养老问题，也已成为当前我国必须面对和解决的问题，我国目前老年人的年龄和收入成反比，即年龄越大收入越低，老年人很难与社会其他成员共同分享经济社会高速发展的成果，而日益成为贫困阶层。除个别子女条件特别好的，大多普通老人的月收入都仅仅能维持最基本的日常生活需求，他们收入的低下，成为直接影响他们生活质量的主因。在调查中发现，思念不能时常来探望的儿女成了许多老年人的心病，与年轻人相比，老年人更加渴望亲情。尽管老年人的自理能力不强，但不管是独居，还是与子女合住，老人们大都不愿意请保姆，有的老年人生病的时候，由于记忆力衰退经常忘记吃药，从而会使老人处于危险境地。还有的老人家中冷清，子女多出去打工，老人缺少陪伴，还有时候，老人身体不便，想搬运一些东西非常困难。设计一款多功能助老机器人迫在眉睫。

3.可行性分析

在研究本课题前，我查阅了一些大量相关的资料，做了充分的准备，已经初步掌握了跟机械设计基础有关的基本知识，包括一些常用的动力装置的设计计算，基本框架的设计，以及会使用机械设计手册来帮助自己进行设计。同时也具有一些基础的传感器方面的知识。这些都是进行本课题研究之前必须要具备的条件。另外会利用计算机辅助设计软件来帮助我们进行设计，利用CAD软件进行辅助绘图，会利用三维建模软件对所设计的结构进行三维建模，已经具备完成本课题研究的知识储备和技术条件。

基本内容、目标、拟采用的方案

基本内容：

设计一种小型智能助老机器人，无需人工控制，实现智能自动控制，机器可看护老人定时吃药，设置定时，到时间语音提示吃药。

机器语音播报配合显示屏模块显示老人应服药物，避免重复服药，机器配备摄像头，方便老人家属更好地照看老人情况，本机器附加了一个机械臂，可以帮老人拿他们想要的东西。

设计目标：

1. 选用减速电机驱动设备并配合麦克纳姆轮。

2.实现智能自动控制

3.加装机械臂设计

4.主题框架的设计

拟采用的方案：

设计一个智能助老机器人，主要有主体框架、控制部分、传感系统，驱动部分等组成。它可以通过控制装置，能在设定好的时间上提醒老人，并将药物送到老人面前，并自带饮用水，机器语音播报配合显示屏模块显示老人应服药物，避免重复服药，完成老人日常吃药等工作。

进度安排

1 2020年9月05日－2019年9月30日 毕业设计的准备，文献资料收集，完成选题

2 2020年10月01日－2020年10月15日 撰写毕业设计开题报告，完成开题

3 2020年10月16日－2021年3月10日 完成毕业设计课题研究并撰写设计说明书

4 2021年3月11日－2021年4月30日 指导老师审阅，学生修改毕业设计，准备答辩

主要参考文献

[1]汪建晓.孙传琼.机械原理课程设计.武汉：华中大学出版社，2013.2

[2]巩云鹏、田万禄等主编.机械设计课程设计.沈阳:东北大学出版社2000

[3] 张晓玉. 智能辅具及其应用[M]. 中国社会出版社, 2012.

[4]朱家诚, 许林. <机械设计手册>软件的设计与实现[J]. 机械设计, 1999(2):36-38.

[5] 穆小奇,张小栋,王亚宾,等. 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, 39(2):22-31.

[6] 李海涛,孔令富.基于位置-动作特征的助老机器人服务对象异常行为检测[J].计算机工程与科学, 2010, 32(6):122-124.

[7] 侯春阳. 助老服务机器人及其运动控制研究[D].

[8] 乔栋,高海,乔志业.智能助老助残机器人研究[J].山西大同大学学报(自然科学版),2019, 035(003):66-68.

[9]Feldstein N. Lubricated textile spinning machinery parts: US 1998.

[10] Holthaus P, Pitsch K, Wachsmuth S . How Can I Help?: Spatial Attention Strategies for a Receptionist Robot[J]. International Journal of Social Robotics, 2011, 3(4):383-393.