一種室內(nèi)輪椅的建模與運(yùn)動控制.pdf

1、隨著移動機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，以及老齡化和后天或者先天殘疾者對輪椅等輔助代步工具的需求的日益增加，研究智能輪椅的任務(wù)越來越迫切。本文對兩輪差速驅(qū)動兩輪從動的輪椅載體進(jìn)行了研究，主要研究了其運(yùn)動學(xué)建模，并根據(jù)輪椅功能需求針對性開發(fā)了針對輪椅的多功能運(yùn)動控制模式，控制方式包括本地遙桿控制、遠(yuǎn)程搖桿或者控制面板控制、路徑規(guī)劃、腳本編輯命令控制等，極大豐富了輪椅的控制方式。在輪椅平臺控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上應(yīng)用了分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊模型，有效的減少了系統(tǒng)運(yùn)

2、行周期，提高了控制系統(tǒng)的精度。本文所做的工作主要如下：
　　（1）闡述了課題研究背景及意義并對智能輪椅的概念及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹；總結(jié)了智能輪椅的研究內(nèi)容并對智能輪椅的發(fā)展趨勢做出了分析。
　?。?）確定了被控對象并對仿射系統(tǒng)及其可控性判斷進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上對研究對象從理論上進(jìn)行了可控性推導(dǎo)證明；對輪椅運(yùn)動過程中位姿參數(shù)進(jìn)行了推導(dǎo)，得到了一種航向角度沒有累積誤差的航位推算公式；確定了輪椅直線與轉(zhuǎn)彎運(yùn)動的控制策略，解

3、決了室內(nèi)的定位及其運(yùn)動控制的理論問題。
　　（3）對輪椅控制系統(tǒng)的需求進(jìn)行了分析，包括功能需求、性能要求及概要設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和制定了標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，減少了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，提高了系統(tǒng)控制精度。
　?。?）對控制系統(tǒng)采樣周期進(jìn)行了分析并確定了控制程序運(yùn)行周期；重點(diǎn)研究了輪椅各個(gè)控制方式的程序?qū)崿F(xiàn)，以及輪椅防撞功能（無動態(tài)重規(guī)劃和有路徑動態(tài)重規(guī)劃）的實(shí)現(xiàn)。在程序?qū)崿F(xiàn)的基礎(chǔ)上對運(yùn)動控制程序進(jìn)行了半物理仿真及實(shí)際驗(yàn)