【摘要】：目前,隨著我國老齡化趨勢(shì)加快,老年人及殘疾人走出家庭融入社會(huì)以豐富他/她們的生活,輪椅是其理想的代步工具。然而普通輪椅不具備爬樓和越障的功能,許多商場(chǎng)和居民樓又沒有無障礙通道,面對(duì)臺(tái)階和樓梯時(shí)只能望而卻步,不能增加使用者的活動(dòng)范圍。為了讓他/她們出行更加方便,充分享受社會(huì)的溫暖,本課題設(shè)計(jì)了一種輪腿式電動(dòng)爬樓輪椅,該輪椅具有爬樓越障功能,對(duì)提高腿腳不便者的活動(dòng)能力具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本論文針對(duì)課題的電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。首先從電機(jī)控制的角度出發(fā),選擇TMS320F2812型號(hào)的DSP芯片作為核心處理器,充分利用其豐富的片上資源和快速處理數(shù)據(jù)的能力,結(jié)合VC搭建上位機(jī)顯示控制界面,提出了一套爬樓輪椅電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn):控制手柄操縱輪椅運(yùn)動(dòng),調(diào)節(jié)腳踏板高度和調(diào)節(jié)后腿位姿三大功能。其次對(duì)電機(jī)的傳動(dòng)進(jìn)行分析,確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作,確定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。對(duì)控制系統(tǒng)資源進(jìn)行分配,設(shè)計(jì)硬件電路,為軟件設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作要求進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),確立了基于S曲線控制算法的手柄操縱模塊、腳踏板升降模塊和后腿位姿調(diào)節(jié)模塊三大執(zhí)行模塊程序。使用RS232通信方式將傳感器和電機(jī)速度等參數(shù)上傳,在上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示,并通過上位機(jī)發(fā)送指令,控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。最后在爬樓輪椅實(shí)物平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試,能夠準(zhǔn)確控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作,上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示傳感器等重要參數(shù),并利用DSP編譯軟件輸出重要參數(shù)變化曲線,分析總結(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作變化規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP273;TH789
【圖文】：

會(huì)的發(fā)展為輪椅提出了新的要求，爬樓越障、智能化等功能勢(shì)必出現(xiàn)。爬樓輪椅控制系統(tǒng)的發(fā)展使爬樓輪椅功能更強(qiáng)大，增加了自主導(dǎo)航、人機(jī)對(duì)話以及提供特種服務(wù)等多種功能。國外爬樓輪椅控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，視覺圖像技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、雷達(dá)導(dǎo)航技術(shù)等大量應(yīng)用到爬樓輪椅中。歐美和日本在爬樓輪椅的研究上處于主導(dǎo)地位，不僅僅局限在速度調(diào)節(jié)、避障等簡(jiǎn)單技術(shù)上，而是融合了多領(lǐng)域的研究成果，包括機(jī)器人視覺、機(jī)器人導(dǎo)航和定位、模式識(shí)別、多傳感器融合及人機(jī)接口等，機(jī)械、控制、傳感器、人工智能技術(shù)[3]。經(jīng)過 20 多年的開發(fā)，世界各國的研究者相繼開發(fā)了多種智能輪椅平臺(tái)，包括日本的 WHILL 輪椅，巴西開發(fā)的智能輪椅等。我國開展智能輪椅的研究較晚，但是也根據(jù)自己的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，開發(fā)出了有特色的智能輪椅平臺(tái)[4]，包括中科院自動(dòng)化所的多模態(tài)交互智能輪椅、嵌入式智能輪椅，上海交通大學(xué)的多功能智能輪椅，中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的基于頭部動(dòng)作的智能輪椅等等[5]。日本的 WHILL 輪椅可以選擇兩種控制方式：一個(gè)類似鼠標(biāo)的控制器或者人機(jī)工學(xué)搖桿，滿足各種人群的需求，如圖 1.1(a)(b)所示。WHILL 還配有 iPhone 伴侶 App，用戶可以用 iPhone 遙控 WHILL 或者設(shè)置控制敏感度、最大速率以及加速度等參數(shù)。

圖 1.2 3D 鏡頭面部采集屆中國國際福祉博覽會(huì)上，北京信息科技目，看上去和科學(xué)家霍金使用的輪椅外觀電波采集器，其通過藍(lán)牙裝置和安裝在輪。操作者只要在腦子中想想一下向前、向腦電波采集起來輸入電腦的軟件，進(jìn)行記電波是不同的，研究腦電波和動(dòng)作之間的關(guān)

圖 1.2 3D 鏡頭面部采集第九屆中國國際福祉博覽會(huì)上，北京信息科技大人注目，看上去和科學(xué)家霍金使用的輪椅外觀相個(gè)腦電波采集器，其通過藍(lán)牙裝置和安裝在輪椅 所示。操作者只要在腦子中想想一下向前、向后同的腦電波采集起來輸入電腦的軟件，進(jìn)行記錄的腦電波是不同的，研究腦電波和動(dòng)作之間的關(guān)系鐘左右的訓(xùn)練后，操作者就可以用意念來控制輪椅

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2765711