為了實(shí)現(xiàn)爬樓輪椅座椅機(jī)構(gòu)的功能要求,在上位機(jī)做算法設(shè)計(jì)了一套模糊PID座椅機(jī)構(gòu)位姿調(diào)節(jié)控制系統(tǒng),可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控座椅完成預(yù)設(shè)定的動(dòng)作。根據(jù)爬樓輪椅的功能需求,制定出了座椅機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要求;確定了傳感器的安裝位置;搭建了控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)并且設(shè)計(jì)了人機(jī)交互界面;基于VC++6.0進(jìn)行了軟件開(kāi)發(fā)并建立了模糊PID控制系統(tǒng)模型,制定控制規(guī)則,并對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該控制器算法簡(jiǎn)單、穩(wěn)定精度高,解決了系統(tǒng)響應(yīng)快速平穩(wěn)性和高穩(wěn)定精度之間的矛盾。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械工程師. 2020,(08)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

圖1 座椅機(jī)構(gòu)傳動(dòng)示意圖

該項(xiàng)目中爬樓輪椅座椅機(jī)構(gòu)為并聯(lián)四桿機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)方式為冗余驅(qū)動(dòng)，其具有3個(gè)自由度，其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示。桿d1和桿d2是兩個(gè)直線推桿；桿l1、l2為交叉桿。G1和G2之間由絲杠螺母滑塊機(jī)構(gòu)連接，G5為減速箱置于中心位置。為了精確控制座椅機(jī)構(gòu)的位姿調(diào)節(jié)，需要在座椅機(jī)構(gòu)中加入一個(gè)距離傳感器和一個(gè)角度傳感器。距離傳感器安裝在滑塊上，測(cè)量滑塊到減速箱之間的距離為d；角度傳感器安裝在座椅架上，測(cè)量座椅架與水平面的角度為θ。由座椅機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，在不同的位姿下，當(dāng)距離傳感器測(cè)得的d和角度傳感器測(cè)得的θ確定時(shí)，兩直線推桿桿長(zhǎng)d1、d2有唯一確定的解。2 座椅控制系統(tǒng)硬件

其中在上位機(jī)模塊，基于VC++6.0構(gòu)建了上位機(jī)控制界面，傳感器采集的數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)上傳到上位機(jī)，一方面可以在界面上顯示出來(lái)，供操作者了解座椅的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，另一方面通過(guò)模糊PID算法將上傳的數(shù)據(jù)處理后及時(shí)發(fā)出下一個(gè)動(dòng)作指令；通信模塊采用了RS232異步串口通信，路線傳輸方式為全雙工方式；單片機(jī)采用了STC12LE5A60S2；角度和距離傳感器分別采用了MMA8452數(shù)字傳感器和VL53L0X激光傳感器；電動(dòng)機(jī)模塊分別采用了1個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和2個(gè)直線推桿電動(dòng)機(jī)。3 座椅位姿調(diào)節(jié)控制器設(shè)計(jì)


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