室內(nèi)智能輪椅控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展和進步，人類的活動范圍不斷擴展，但是殘障人士和老年人的自由活動能力依然受限制。在國家號召創(chuàng)建和諧社會，關(guān)愛弱勢群體的背景下，提出將移動機器人技術(shù)應用于普通電動輪椅平臺，研發(fā)智能輪椅，為廣大老年人和殘疾人提供高智能化性能的代步工具，提高這一弱勢群體的自由度及與社會的融合度。既然該智能輪椅的服務對象是人，并且最好能夠普及大眾，則智能輪椅安全性、實用性、低成本性及批量化生產(chǎn)是需要重點考慮的因素。因此本文在對智能輪椅控制系統(tǒng)進行模

2、塊化分解的基礎(chǔ)上，著重研究其安全避障系統(tǒng)，具體工作如下:
　　 1.確定智能輪椅的基本控制結(jié)構(gòu)，采用“單片機+PC104”兩層控制，將智能輪椅分為機械結(jié)構(gòu)、電源模塊、驅(qū)動、避障、運動控制、人機交互六個部分，分模塊進行研究和設(shè)計。
　　 2.完成電源模塊設(shè)計、結(jié)合操作手柄控制原理完成操作手柄信號采集與控制，將操作手柄的操作信號分為控制輪椅前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)4種運動狀態(tài)，在不同的狀態(tài)下對應不同的電機控制。
　　

3、3.著重描述智能輪椅環(huán)境感知模塊——超聲波避障模塊的軟硬件設(shè)計，為避免超聲波傳感器測距的局限性，本文分別用3個和8個超聲波傳感器進行實驗。
　　 4.基于本文智能輪椅的應用場合和服務對象進行電機選型，并結(jié)合無刷直流電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理確定輪椅的電機控制結(jié)構(gòu)，用AT89S52產(chǎn)生PWM信號通過BLD-300B無刷直流驅(qū)動器控制電機轉(zhuǎn)速。
　　 5.對室內(nèi)智能輪椅進行運動學分析，抽象出簡易數(shù)學模型，得出輪椅左右后輪之間速

4、度的函數(shù)關(guān)系，證明差動調(diào)速控制輪椅運動的可行性;另外面對不同方向的障礙物分析輪椅安全距離的設(shè)定原則，為避障系統(tǒng)的設(shè)計提供理論依據(jù)，也為多傳感器數(shù)據(jù)融合算法做鋪墊。
　　 6.將多傳感器數(shù)據(jù)融合算法應用于室內(nèi)智能輪椅避障系統(tǒng)，分別提出基于模糊控制技術(shù)的避障系統(tǒng)及基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡多超聲波傳感器數(shù)據(jù)融合算法，結(jié)合實際駕駛操作經(jīng)驗制定模糊規(guī)則指導智能輪椅避障，在Matlab中進行仿真，結(jié)果表明兩種算法對于靜態(tài)障礙物均有良好的避障效果，為