智能輪椅的控制系統(tǒng)研究.pdf

1、人口老齡化已經(jīng)是一個不可忽視的現(xiàn)狀,智能輪椅的出現(xiàn)提高了老年人和殘障人士的行動自由度,其研究具有良好的應(yīng)用前景和社會價值。本論文在深入分析智能輪椅的發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)后,建立了智能輪椅的分布式控制平臺,以達到輪椅行走、起坐、康復(fù)、助行四個功能模式的實現(xiàn),同時基于傳感器對智能輪椅進行避障控制和仿真。
　　本論文分析了智能輪椅的本體機械結(jié)構(gòu)。針對智能輪椅的設(shè)計要求,提出了智能輪椅的分布式控制方案,確定主控制模塊+編碼器信號采集模塊+手

2、操盒控制模塊的控制體系,各模塊的控制器均選用高性能的AT90CAN128處理器,主控制模塊主要負(fù)責(zé)控制策略運算、超聲波的發(fā)射與接收處理以及伺服電機的驅(qū)動等功能,編碼器采集模塊用于對增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的信號采集與處理,手操盒模塊可實現(xiàn)手操桿控制、按鍵模式選擇、語音報警提示以及電量檢測等功能。三個控制模塊之間采用CAN協(xié)議進行通訊,有效地實現(xiàn)了智能輪椅在工作模式下的運動控制。通過對智能輪椅四個工作模式下的原理分析,完成其控制算法和軟件的設(shè)計,

3、輪椅模式和起坐模式采用開環(huán)控制,其中輪椅加減速運動過程采用斜坡給定,康復(fù)模式采用PI控制器,助行模式采用基于雙曲柄助行機構(gòu)的步態(tài)規(guī)劃模型PI控制器。
　　智能輪椅的避障模塊由7個超聲波傳感器和2個光電傳感器構(gòu)成的。7個超聲波傳感器用于探測輪椅周邊空間的環(huán)境信息,并利用模糊算法得到障礙物方向和位置的模糊關(guān)系,根據(jù)輪椅行走策略,制定出智能輪椅42條模糊控制規(guī)則,實現(xiàn)輪椅的安全避障。2個光電傳感器分別探測輪椅后方和路面障礙物,當(dāng)遇到障礙