發(fā)布時(shí)間：2017-08-28 18:52

  本文關(guān)鍵詞：載人爬樓梯輪椅控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：樓梯的誕生緩解了建筑用地日益緊張的壓力,提高了人們對(duì)空間的利用率。然而,多數(shù)六、七層高的居民樓往往不安裝電梯,在這種情況下,對(duì)于需要乘坐輪椅的老年人和殘疾人來(lái)說(shuō),上下樓梯成為他們面臨的巨大障礙。同時(shí),樓梯也給急救病人運(yùn)送過(guò)程帶來(lái)不便,搶救病人需要爭(zhēng)分奪秒,運(yùn)送過(guò)程時(shí)間越長(zhǎng),留給醫(yī)生的搶救時(shí)間就越短。課題研究目的在于設(shè)計(jì)一套控制系統(tǒng),包括硬件電路設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)算法實(shí)現(xiàn)和軟件編程,這套輪椅裝置可以在由人輔助的情況下實(shí)現(xiàn)爬樓梯的功能。從實(shí)際情況考慮,這種輪椅要求控制系統(tǒng)安全可靠、操作簡(jiǎn)便、控制裝置輕便從而減輕輪椅運(yùn)行負(fù)擔(dān)。針對(duì)上述情況,采用PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)多軸運(yùn)動(dòng)控制卡作為控制器,這種控制器是一塊具有獨(dú)立存儲(chǔ)、運(yùn)算和操作能力的板卡,可以通過(guò)運(yùn)行存儲(chǔ)在內(nèi)部的程序進(jìn)行單獨(dú)操作,從而減少使用工控機(jī)所占據(jù)的大量空間,使用其搭建開(kāi)放式控制系統(tǒng),具有很好地通用性。將這套控制器與無(wú)刷直流伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器等部件相連接,由伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行,從而搭建出一套閉環(huán)控制系統(tǒng)。論文詳細(xì)闡述了控制系統(tǒng)的硬件選型和硬件系統(tǒng)搭建,并著重對(duì)系統(tǒng)的控制算法實(shí)現(xiàn)做出分析,根據(jù)相應(yīng)控制算法編寫運(yùn)動(dòng)程序,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制、動(dòng)態(tài)檢測(cè)和閉環(huán)控制等功能,使操作系統(tǒng)整體滿足運(yùn)行安全可靠、操作簡(jiǎn)便、控制裝置輕便等性能要求。
【關(guān)鍵詞】：爬樓梯機(jī)器人 運(yùn)動(dòng)控制卡 運(yùn)動(dòng)仿真 運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH789;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 文獻(xiàn)綜述10-17
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 載人爬樓梯輪椅發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國(guó)外載人爬樓梯輪椅發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)載人爬樓梯輪椅發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.4 ADAMS虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用15-16
• 1.5 本課題研究目的及內(nèi)容安排16-17
• 第2章 基于ADAMS的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析17-31
• 2.1 載人爬樓梯輪椅整體結(jié)構(gòu)說(shuō)明17-18
• 2.2 基于ADAMS的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真18-27
• 2.2.1 仿真模型創(chuàng)建與導(dǎo)入18-20
• 2.2.2 運(yùn)動(dòng)過(guò)程描述20-24
• 2.2.3 運(yùn)動(dòng)過(guò)程仿真24-27
• 2.3 基于ADAMS的機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析27-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)及性能分析31-39
• 3.1 直流伺服電機(jī)選型31-35
• 3.1.1 直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)31-32
• 3.1.2 直流伺服電機(jī)的工作特性及選用準(zhǔn)則32-33
• 3.1.3 根據(jù)機(jī)構(gòu)特性確定電機(jī)參數(shù)33-35
• 3.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)35-38
• 3.2.1 控制理論方法設(shè)計(jì)計(jì)算35
• 3.2.2 建立數(shù)字式編碼控制伺服系統(tǒng)35-36
• 3.2.3 反饋控制系統(tǒng)及PID參數(shù)調(diào)節(jié)36-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 第4章 控制系統(tǒng)器件選型及設(shè)計(jì)39-49
• 4.1 載人爬樓梯輪椅供電裝置39-41
• 4.1.1 蓄電池分類比較39-40
• 4.1.2 鋰離子電池工作原理及特性40
• 4.1.3 鋰離子電池選型40-41
• 4.2 控制核心PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡41-42
• 4.3 控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)42-48
• 4.3.1 控制系統(tǒng)主回路配線及控制接.說(shuō)明42-44
• 4.3.2 伺服控制器使能信號(hào)連接44-45
• 4.3.3 運(yùn)動(dòng)控制卡正轉(zhuǎn)禁止、反轉(zhuǎn)禁止信號(hào)連接45-46
• 4.3.4 外部脈沖、方向指令信號(hào)連接46
• 4.3.5 伺服錯(cuò)誤反饋信號(hào)連接46-47
• 4.3.6 編碼器A、B、Z相輸出信號(hào)連接47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 軟件程序設(shè)計(jì)49-59
• 5.1 PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡程序開(kāi)發(fā)流程49-51
• 5.1.1 PMAC控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程49-50
• 5.1.2 功能說(shuō)明50-51
• 5.2 PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境51-55
• 5.2.1 PEWIN32 Pro程序開(kāi)發(fā)環(huán)境51-52
• 5.2.2 實(shí)現(xiàn)PMAC與上位機(jī)之間的USB通訊52-53
• 5.2.3 PMAC中的幾種變量53-54
• 5.2.4 PMAC中的E跳線功能及配置54
• 5.2.5 操作頻率、波特率和濾波DAC輸出設(shè)置54-55
• 5.3 PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡程序編制55-58
• 5.3.1 PMAC手動(dòng)JOG命令控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)55-57
• 5.3.2 建立坐標(biāo)系統(tǒng)57-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 致謝63-64
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介及企業(yè)導(dǎo)師簡(jiǎn)介64-65
• 作者簡(jiǎn)介65-66
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集66

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本文編號(hào)：748962