【摘 要】
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随着我国社会保障体系的不断完善,老年人群及伤残人士的生活质量得到了明显改善;但同时在高楼林立的社会中,该类人群的出行仍旧是一个难题。针对该问题,本课题设计了一种轮腿式爬楼轮椅,可以应对多种出行环境,可成为行动不便者较好的代步工具。但其作为一种复杂的机电产品,如何合理控制便是研究的关键,本文主要围绕爬楼轮椅的主驱动轮及后腿机构进行控制系统的设计。首先,介绍了主驱动轮及后腿机构在轮椅不同工作模式下的作
【基金项目】
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国家自然科学基金(51275152);
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随着我国社会保障体系的不断完善,老年人群及伤残人士的生活质量得到了明显改善;但同时在高楼林立的社会中,该类人群的出行仍旧是一个难题。针对该问题,本课题设计了一种轮腿式爬楼轮椅,可以应对多种出行环境,可成为行动不便者较好的代步工具。但其作为一种复杂的机电产品,如何合理控制便是研究的关键,本文主要围绕爬楼轮椅的主驱动轮及后腿机构进行控制系统的设计。首先,介绍了主驱动轮及后腿机构在轮椅不同工作模式下的作用,并对其机械结构及传动关系进行了分析;接着根据轮椅预期实现的功能及动作要求,确定了以DSP为核心的控制系统总体方案。其中主驱动轮采用差速控制,后腿位姿调节机构采用模糊PID控制,排轮机构采用速度跟随同步控制。其次,完成了主驱动轮及后腿机构控制系统的硬件和软件设计。硬件方面主要完成了主控制器TMS320F2812的控制板、传感器硬件电路、电机驱动电路、继电器板及上下位机多机通信电路的设计。软件方面主要搭建了整个控制系统的框架并对其中的主程序和子程序进行了设计;整个控制系统有手动、点动和自动三种运行模式,手动和点动模式是为了前期测试,最终的控制程序需要运行在自动模式;程序的重点为各执行机构的运动控制程序及对应的控制算法。最后,在爬楼轮椅实验平台上对编写的控制程序进行了测试,并对实验结果进行了分析。重点对传感器数据采集系统、多机通信的可靠度及通信速率以及各执行机构的控制系统进行了测试。通过实验,分析了传感器系统的误差,解决了多机通信中出现的问题并验证了各执行模块控制程序的可行性。
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