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基于我国大多数地区低于7层以下的楼房没有安装电梯的现状，为了解决下肢伤残者和年老体弱者上下楼不方便的窘状，本系统设计了基于ARM11系统与C52单片机配合控制、采用三角轮系式机构与履带式移动机构结合的智能轮椅。着重解决爬坡及上楼梯的平衡、攀登等问题，使用户可以依靠智能轮椅登上楼梯。经测试，系统运行良好，具有良好的交互界面和修改设置等功能界面，平衡性较好，能够较好的实现智能爬楼梯的目的。
轮椅是下肢伤残者和年老体弱者出门必不可少的代步工具，传统轮椅不具备爬楼和越障功能，故而上下楼很不方便。随着机器人技术的发展，各种新型移动式机器人轮椅不断涌现。对于新型轮椅来说，爬楼和越障能力是衡量其性能的重要指标。在各类研究中，吴晓龙，覃忠等人研究的新型可爬梯式智能輪椅，解决的是医院孕妇、母婴人群身旁无护理人员时不能自我处理的难题，其设计采用Y型行星轮作为爬梯轮椅行走部件及驱动系统构建型轮椅结构，其最大爬坡角度为15°左右。本文采用三脚轮和履带复合式结构，智能控制中采用ARM11和89C52单片机以及触摸屏来实现。
一、系统结构设计
本文旨在设计一款能够正面上楼梯的轮椅，其设计思路归结为硬件和软件两个分类，硬件设计主要考虑攀爬和安全问题。在攀爬方面，轮椅前轮采用三角轮，当轮椅遇到楼梯或障碍物时，可以为轮椅提供上扬角度，再寄由后轮履带轮的推力使得轮椅有足够的力气爬梯和越障；在安全方面，轮椅采用水平测量模块及平衡撑杆来为用户提供平衡保障，水平测量模块安装于座椅下，当用户的座椅与水平面倾角超出设定范围时，C52芯片通过LMD18200 驱动芯片驱动平衡撑杆，使得座椅与水平面倾角回归安全范围。
二、硬件和软件设计
本系统主要由硬件和软件构成，其中硬件主要包含轮椅前轮，轮椅后轮，轮椅履带，及轮椅的骨架等。轮椅的骨架设计主要通过使用美国CNC Software Inc.公司的Mastercam X6软件进行设计的。轮椅前轮采用三角式移动机构，可使轮椅遇到楼梯或障碍物时达到攀爬楼梯，为轮椅车头提供上扬角度的目的。轮椅后轮采用履带式移动机构，该结构抓地力强，具有稳定的提供攀爬力的功能，能够为轮椅在攀爬楼梯时提供安全稳定的攀爬力。轮椅的履带轮采用同步带，为了使同步带在使用中保持稳定的传动，必须让同步带维持在正确的工作位置以及保障同步轮对应齿的咬合。
硬件的动力设计采用伺服电机加减速机的模式。通过计算，推动轮椅前进的选择为功率2600W的交流伺服电机。履带轮的主传动轮半径为5cm，采用1/12的行星减速机，可将转矩提升至2400N，保障电机能推动240kg以下的物体。
软件设计，主要采用ARM11系列中的Tiny6410作为主控版，通过对STC89C52从控制和SCA100T双倾角传感器来控制轮椅的平衡。用户通过触摸屏操作，控制ARM11芯片，ARM11芯片将指令传给对于C52芯片，并完成相应的电机控制、监控控制、平衡控制等工作。用户通过触摸屏控制轮椅及对ARM11下达操作命令，ARM11根据用户的指令，进一步向对应的STC89C52发送指令，ARM11获取QT操作界面的信息后，向对应的C52传达平衡、电机控制、刹车等操作命令。ARM11根据C52的反馈信息不断对C52的指令进行更新，以进一步达到用户所下达的操作命令的要求。
三、系统实现与测试
本系统是基于ARM11与C52单片机配合进行控制，c52单片机控制轮椅的驱动电机，通信协议采用工业通用的modbus协议，轮椅的平衡通过水平测量模块SCA100T来获取水平数值，同时系统具有良好的人机界面，具有控制和修改的功能。用户通过LCD触摸屏控制，操作界面如图3.1所示，用户通过选择加速，减速，刹车，调整轮椅行驶，界面中右上角的四个警示标志即四个感叹号分别代表不同的危机情况：黑色圆圈感叹号代表轮椅驱动出现异常；红色圆圈感叹号代表电机温度过高；黄色三角感叹号代表电机电量不足；黑色三角感叹号代表轮椅平衡异常，提醒用户恢复自动平衡。
四、结语
本系统旨在创造出一辆能够正面上楼梯的轮椅，并着重解决了：从推力需求出发进行了电机选型、ARM11芯片指挥C52芯片控制电机驱动、前轮三角轮式移动机构调整车头仰角、复合式移动机构移动机构推力的实现；C52获取水平测量模块数据以及驱动电动推杆的方式等问题。系统运行良好，实现了实际初衷。（作者单位为广东科技学院）
轮椅是下肢伤残者和年老体弱者出门必不可少的代步工具，传统轮椅不具备爬楼和越障功能，故而上下楼很不方便。随着机器人技术的发展，各种新型移动式机器人轮椅不断涌现。对于新型轮椅来说，爬楼和越障能力是衡量其性能的重要指标。在各类研究中，吴晓龙，覃忠等人研究的新型可爬梯式智能輪椅，解决的是医院孕妇、母婴人群身旁无护理人员时不能自我处理的难题，其设计采用Y型行星轮作为爬梯轮椅行走部件及驱动系统构建型轮椅结构，其最大爬坡角度为15°左右。本文采用三脚轮和履带复合式结构，智能控制中采用ARM11和89C52单片机以及触摸屏来实现。
一、系统结构设计
本文旨在设计一款能够正面上楼梯的轮椅，其设计思路归结为硬件和软件两个分类，硬件设计主要考虑攀爬和安全问题。在攀爬方面，轮椅前轮采用三角轮，当轮椅遇到楼梯或障碍物时，可以为轮椅提供上扬角度，再寄由后轮履带轮的推力使得轮椅有足够的力气爬梯和越障；在安全方面，轮椅采用水平测量模块及平衡撑杆来为用户提供平衡保障，水平测量模块安装于座椅下，当用户的座椅与水平面倾角超出设定范围时，C52芯片通过LMD18200 驱动芯片驱动平衡撑杆，使得座椅与水平面倾角回归安全范围。
二、硬件和软件设计
本系统主要由硬件和软件构成，其中硬件主要包含轮椅前轮，轮椅后轮，轮椅履带，及轮椅的骨架等。轮椅的骨架设计主要通过使用美国CNC Software Inc.公司的Mastercam X6软件进行设计的。轮椅前轮采用三角式移动机构，可使轮椅遇到楼梯或障碍物时达到攀爬楼梯，为轮椅车头提供上扬角度的目的。轮椅后轮采用履带式移动机构，该结构抓地力强，具有稳定的提供攀爬力的功能，能够为轮椅在攀爬楼梯时提供安全稳定的攀爬力。轮椅的履带轮采用同步带，为了使同步带在使用中保持稳定的传动，必须让同步带维持在正确的工作位置以及保障同步轮对应齿的咬合。
硬件的动力设计采用伺服电机加减速机的模式。通过计算，推动轮椅前进的选择为功率2600W的交流伺服电机。履带轮的主传动轮半径为5cm，采用1/12的行星减速机，可将转矩提升至2400N，保障电机能推动240kg以下的物体。
软件设计，主要采用ARM11系列中的Tiny6410作为主控版，通过对STC89C52从控制和SCA100T双倾角传感器来控制轮椅的平衡。用户通过触摸屏操作，控制ARM11芯片，ARM11芯片将指令传给对于C52芯片，并完成相应的电机控制、监控控制、平衡控制等工作。用户通过触摸屏控制轮椅及对ARM11下达操作命令，ARM11根据用户的指令，进一步向对应的STC89C52发送指令，ARM11获取QT操作界面的信息后，向对应的C52传达平衡、电机控制、刹车等操作命令。ARM11根据C52的反馈信息不断对C52的指令进行更新，以进一步达到用户所下达的操作命令的要求。
三、系统实现与测试
本系统是基于ARM11与C52单片机配合进行控制，c52单片机控制轮椅的驱动电机，通信协议采用工业通用的modbus协议，轮椅的平衡通过水平测量模块SCA100T来获取水平数值，同时系统具有良好的人机界面，具有控制和修改的功能。用户通过LCD触摸屏控制，操作界面如图3.1所示，用户通过选择加速，减速，刹车，调整轮椅行驶，界面中右上角的四个警示标志即四个感叹号分别代表不同的危机情况：黑色圆圈感叹号代表轮椅驱动出现异常；红色圆圈感叹号代表电机温度过高；黄色三角感叹号代表电机电量不足；黑色三角感叹号代表轮椅平衡异常，提醒用户恢复自动平衡。
四、结语
本系统旨在创造出一辆能够正面上楼梯的轮椅，并着重解决了：从推力需求出发进行了电机选型、ARM11芯片指挥C52芯片控制电机驱动、前轮三角轮式移动机构调整车头仰角、复合式移动机构移动机构推力的实现；C52获取水平测量模块数据以及驱动电动推杆的方式等问题。系统运行良好，实现了实际初衷。（作者单位为广东科技学院）