理论探索
自动穿衣机器人设计
胡 洲 曾家豪 郑鑫杰 郑凯迪 赵佳东摘要：从解决老年人穿衣难问题出发，设计一款自动穿衣机器人。机器人由PLC电路控制系统、红外线感应系统、衣架静置系统、高度调节系统、仿真机械臂系统组成。自动穿衣机器人可以完成辅助老人穿衣的基本功能。
关键词：自动穿衣 助老 机器人目前，老年人逐渐成为中国人口占比很大的一部分。随着老年人口的增加，相应的问题也在随之产生。如何方便老年人的衣食住行是社会十分关注的一个话题。老年人身体动作不便，穿衣脱衣是一个普遍存在的问题。为了解决这个难题，需要设计一款能够为老人穿衣带来便利的机器人，使老人在穿衣时只要站立或坐着伸手就能够完成穿衣。
一、设计方案
穿衣机器人主要由PLC电路控制系统、红外线感应系统、衣架静置系统、高度调节系统，仿真机械臂系统组成，具有多项自动化功能。根据使用者的身高自动调节高度，根据不同种类的衣服自动调节机械爪的位置，具有一键式启动、红外线安全感应等多种优点，极大限度地降低了老年人因行动不便，带来的产品使用门槛，让机器人的使用更普遍、没有局限性，走入千万家。全自动设计让老年消费者使用产品时更加得心应手，让老年人穿衣服更快、更轻松。见图1。
图1 穿衣机器人总图
PLC电路控制系统作为控制中心，控制着三大系统的运作。通过控制步进电机的正反转运动，可以完美控制高度调节系统，做到自由升降，同时步进电机的转动也可以完成对衣架静置系统
的控制，闲置时衣架静置系统还
人体的距离计算生成高度，接触人可以当落地衣架使用。
体后经PLC指令电机带动机械臂，仿真机械臂系统的运动源
按编制好的程序运动到指定位置，来自气缸和电动推杆，气缸前后
机械臂的红外线探头接触到衣服伸缩运动带动部件前后板壁的运
带动架子夹住衣服，整体往下移动，使上方的机械爪做开合运动，到指定位置为人体穿上。整套机
推杆左右运动，根据不同衣服的
器实现了机械自动化的控制，并衣宽来调节机械爪的距离，从而
且用户一体式的使用感良好。到达完美位置，给使用者更舒适
上下调距机构以电机作为动的体验。
力源，带动同步带转动杆子转动，红外线感应系统是用来感应
杆子两侧端带有齿轮。齿轮边侧衣物的，可以感应出不同类型、
有齿条，齿轮与齿条产生上下的不同材质、不同衣长的衣物，给
PLCPLC电电路控制系统再给其他三大
路控制系统发出信号，
相对运动，使上方机构中的两侧夹子上下运动，从而控制衣服的上下高度，使衣服在适合的位置。系统发出指令，达到产品的自动
三、性能分析化使用。红外线控制系统也肩负
穿衣机器人可以辅助穿外着安全职责，如果产品遇到零件
套、上衣及毛衣。由于篇幅原卡死或零件碰撞等有可能给使用
因，这里仅对辅助穿外套作简单者造成人身伤害的情况时，红外
介绍。感应系统会给PLC电路控制系统
穿衣机器人辅助穿外套步骤及时发送信号，停止产品运转，如下：先将衣服挂到衣架上，用红外感应系统堪称产品的心脏。夹子夹着衣袖，袖子袖口直立向75二、基本机构原理下；然后，机器上半部分向下移2020·05上下运动机构以步进电机作动到适合的位置；再将手放入袖为动力源，将动力带出到直齿轮，口入口；最后，机器上半部分向传到斜齿轮带动底下的同步带传上移动，衣服即可穿上，衣架两动，从而使四根螺杆转动实现上侧向中间收，撤出衣架。下运动，上半部分机构得到控制，四、结语让机器得到人体所需高度。自动穿衣机器人通过机械机左右运动机构以电动推杆为构、电机系统及红外系统的机电动力源，将动力源带出到轴使滑一体化设计可以完成三种穿衣模块做左右运动，从而控制两侧夹式，分别是辅助穿外套、辅助穿子间的距离，使机器得到衣服所短袖上衣、辅助穿非拉链毛衣，适合的尺寸。为老人的居家生活增添便利。夹子运动机构以步进电机作为动力源，带动同步带转动，将参考文献：动力源传到衣架伸缩杆利用铰链［1］陈秀宁,施高义.机械设计课程设四杆机构原理，使衣架向前向后计［M］.杭州:浙江大学出版社,2004.移动，向前移动时能够让两边的［2］马振福.液压与气压传动［M］.北夹子夹到衣服，向后移动到相对京:机械工业出版社,2012.位置就可以进行穿衣，使衣架能［3］张忠夫.机电传动与控制［M］.北够到达相对位置进行工作。京:机械工业出版社,2005.红外PLC机构以红外线感应（作者单位：嘉兴职业技术学器作为测量仪器，利用红外线接触院 智能制造学院）ZHI SHI CHUANG
