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(jìn)步，人類的活動(dòng)范圍不斷擴(kuò)展，但是殘障人士和老年人的自由活動(dòng)能力依然受限制。在國(guó)家號(hào)召創(chuàng)建和諧社會(huì)，關(guān)愛(ài)弱勢(shì)群體的背景下，提出將移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于普通電動(dòng)輪椅平臺(tái)，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(shì)群體的自由度及與社會(huì)的融合度。既然該智能輪椅的服務(wù)對(duì)象是人，并且最好能夠普及大眾，則智能輪椅安全性、實(shí)用性、低成本性及批量化生產(chǎn)是需要重點(diǎn)考慮的因素。因此本文在對(duì)智能輪椅控制系統(tǒng)進(jìn)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(jī)+PC104”兩層控制，將智能輪椅分為機(jī)械結(jié)構(gòu)、電源模塊、驅(qū)動(dòng)、避障、運(yùn)動(dòng)控制、人機(jī)交互六個(gè)部分，分模塊進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。
　　 2.完成電源模塊設(shè)計(jì)、結(jié)合操作手柄控制原理完成操作手柄信號(hào)采集與控制，將操作手柄的操作信號(hào)分為控制輪椅前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)4種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在不同的狀態(tài)下對(duì)應(yīng)不同的電機(jī)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(jì)，為避免超聲波傳感器測(cè)距的局限性，本文分別用3個(gè)和8個(gè)超聲波傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
　　 4.基于本文智能輪椅的應(yīng)用場(chǎng)合和服務(wù)對(duì)象進(jìn)行電機(jī)選型，并結(jié)合無(wú)刷直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理確定輪椅的電機(jī)控制結(jié)構(gòu)，用AT89S52產(chǎn)生PWM信號(hào)通過(guò)BLD-300B無(wú)刷直流驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。
　　 5.對(duì)室內(nèi)智能輪椅進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，抽象出簡(jiǎn)易數(shù)學(xué)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(dòng)調(diào)速控制輪椅運(yùn)動(dòng)的可行性;另外面對(duì)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(jì)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(yīng)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(luò)多超聲波傳感器數(shù)據(jù)融合算法，結(jié)合實(shí)際駕駛操作經(jīng)驗(yàn)制定模糊規(guī)則指導(dǎo)智能輪椅避障，在Matlab中進(jìn)行仿真，結(jié)果表明兩種算法對(duì)于靜態(tài)障礙物均有良好的避障效果，為