輪椅在老年人和殘疾人的生活中扮演著重要的角色,尤其是隨著人口老齡化和殘疾人數(shù)量增加等問題的日益嚴(yán)重,輪椅將為改善這一特殊人群的生活起到不可替代的作用。然而,普通的手動和電動輪椅都不兼具爬樓、翻越障礙的功能,降低了使用者的行動自由度。針對這個問題,本文研究了一種既可在平地使用,又能上下臺階的多功能爬樓梯裝置,并完成了其機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文首先提出了一種輪式爬樓梯裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。前輪采用電動輪轂驅(qū)動,在平地使用時作為主動輪;后輪為爬樓輔助輪,由輪緣和輪轂構(gòu)成。裝置的爬樓功能通過與后輪輪轂相連的離心驅(qū)動軸而實(shí)現(xiàn),驅(qū)動電機(jī)選用無刷直流電機(jī)。其次,根據(jù)無刷直流電機(jī)的工作原理,結(jié)合速度、電流雙閉環(huán)調(diào)速的控制方案,完成了電機(jī)驅(qū)動器的軟、硬件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)以智能功率模塊（IPM）為功率驅(qū)動器件,以數(shù)字信號處理器（DSP）為控制器,并使系統(tǒng)具有過壓、欠壓和過流保護(hù)功能;軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法,按功能劃分各子模塊,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的全數(shù)字化調(diào)速。最后,搭建了爬樓結(jié)構(gòu)的實(shí)物模型,并對系統(tǒng)進(jìn)行了模擬調(diào)試與分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了本文所設(shè)計(jì)的機(jī)械爬樓結(jié)構(gòu)的可行性,與星形輪結(jié)構(gòu)相比,其運(yùn)動軌跡得到了優(yōu)... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

1履帶式爬樓梯裝置

f吹_}:論文多功能爬樓梯裝置的研究及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)式，如圖1.2.2(a)一(c);按照所使用的輪組的對數(shù)不同又可分為單輪組式和雙輪組式。單輪組式是指裝置中僅使用了一對輪組，如圖1.2.2(a)一(c)所示:而雙輪組式是指在裝置的前后各使用了一對輪組，如圖1.2.2(d)。每個輪組依照星形輪系的運(yùn)動方式，各個小輪既可以繞各自的軸線自轉(zhuǎn)，又可以隨著系桿一起繞中心軸公轉(zhuǎn)。平地行走時，各小輪自轉(zhuǎn);而爬樓梯時，各小輪一起公轉(zhuǎn)。單輪組式結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，在爬樓過程中需要有人協(xié)助刁‘能保證重心的穩(wěn)定;而雙輪組式雖能實(shí)現(xiàn)自主爬樓，但由于其體積龐大且偏重，影響了它的使用范圍。(a)兩輪組式偽)三輪組式(d)雙輪組式圖 1.2.2(c)四輪組式輪組式爬樓梯裝置圖1.2.2(a)是美國著名發(fā)明家DeanK別刀en發(fā)明的一種能自動調(diào)節(jié)重心的兩輪組式輪椅一IBOT。它有6個輪子，前面有一對實(shí)心腳輪，后面有兩對行星結(jié)構(gòu)的充氣輪胎，通過兩后輪交替翻轉(zhuǎn)可以上下樓梯。iBOT幾乎能適用于所有樓梯

支撐座椅爬樓的原理。日本早稻田大學(xué)理工學(xué)術(shù)院高西淳夫教授的研究室以及日本機(jī)器人開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)Tmsuk聯(lián)合開發(fā)的雙足行走機(jī)器人“wL-16RIII’，如圖1.2.3(a)所示，它由兩條機(jī)械腿支撐一個座椅構(gòu)成，每條機(jī)械腿有6個自由度，可向前、后、側(cè)面移動，座椅底部裝有陀螺儀，每條腿上裝有壓力傳感器，通過傳感器采集信息，控制其實(shí)時調(diào)整姿態(tài)保持重心平穩(wěn)。WL一16RIn兩腿前后伸展距離最長為1.02米，左右最長1.36米，每條腿上下運(yùn)動幅度最大0.34米。日本長崎大學(xué)機(jī)械工程系研究了一種高階爬樓梯裝置[’1如圖1.2.3偽)，它由一系列液壓操作桿和前后兩組星型輪構(gòu)成

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[6]全方向電動輪椅控制部分設(shè)計(jì)[D]. 袁世奇.沈陽工業(yè)大學(xué) 2005
[7]基于DSP的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 彭飛.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004
[8]智能輪椅導(dǎo)航與多傳感器信息融合研究[D]. 黃素平.中南大學(xué) 2003



本文編號：2953678