电动轮椅运动控制系统设计【控制理论与控制工程专业优秀论文】
多功能智能轮椅设计-运动控制系统的设计与实现
多功能智能轮椅设计-运动控制系统的设计与实现多功能智能轮椅设计-运动控制系统的设计与实现v>多功能智能轮椅设计—运动控制系统的设计与实现多功能智能轮椅设计-运动控制系统的设计与实现摘要在现如今智能化高速发展的时代，智能、科技已然成为时代的主题之一，智能产品也被越来越多运用到各行业中。
而正是由于不断发展的科技，人们也越来越追求高智能化的产品。
基于为残障人士与老年人服务，本着操作简单，方便使用者的观念，这次的设计在现有轮椅的基础上优化了轮椅原有的设计，实现了轮椅的自主导航以及避障的功能，极大的方便了使用者的使用，同时也解决了这些人中大多数人都由于出行问题而无法体验到生活的乐趣，领略祖国美好河山的问题。
本设计采用 arduino 单片机 MEGA2560 作为控制的核心，通过摇杆模块、电机驱动模块、推杆模块、继电器模块等，实现了电机的正反转以及调速，同时利用电机的正反转实现轮椅整体的行进方向，以及对推杆电机的控制进而实现轮椅背部与脚架的角度控制，最终实现可让使用者根据自己需求选择自己舒服的角度。
全文讲述了个人设计智能轮椅的软件方案与硬件的电路设计控制实现的全部过程，包含各元器件选择、电气原理图设计、程序编写，硬件调试以及控制实现过程心得体会等。
关键词：智能轮椅；arduino 单片机；程序设计；Multi-functional intelligent wheelchair design - design and implementation of motion control system Abstract In today＇s era of rapid development of intelligence, intelligence, technology has become one of the themes of The Times, intelligent products have been increasingly used in various industries. And just because of the constant development of science and technology, people are also more and more in pursuit of high intelligent products. Based on the service for the disabled and the elderly, in line with simple operation, convenient user＇s concept, Based on the original design, the existing wheelchair was optimized, realized the wheelchair autonomous navigation and obstacle avoidance function, greatly convenient for the user＇s use, but also solved the problems of most of these people are due to travel to experience the fun of the life, appreciate the problem of the motherland beautiful country side. This design makes the arduino microcontroller MEGA2560 as control core,through the rocker arm module, motor driver module, a push rod module, relay module, realize the positive &negative and speed of the motor, at the same time using of the motor and reversing the wheelchair overall direction, and the push rod motor to realize the control of the wheelchair back and legs Angle control, finally realize can make users according to their own needs to choose their own comfortable angle. This paper describes the entire process of personal design of intelligent wheelchair software scheme and hardware circuit designand control, including the selection of components, electrical schematic design, programming, hardware debugging and control of the realization process experience. .Keywords: Intelligent wheelchair; Arduino microcontroller; Program design; 目录 1 绪论 1 1.1 研究的意义1 1.2 现今智能轮椅研究的现状 1 1.3 研究的基本思路与设计方案 2 2 安全性能要求以及电气控制原理 4 2.1 轮椅设计安全性能要求 4 2.2 智能轮椅的电气控制设计原理 5 3 硬件设计 8 3.1 直流电机模块 8 3.2 继电器模块 13 3.3 推杆电机模块 16 3.4 摇杆模块 18 4 软件设计 21 4.1 程序流程图 21 4.2 继电器模块程序设计 22 4.3 摇杆程序设计 23 4.4 直流电机控制程序设计 24 4.5推杆程序设计 28 5 软硬件的联合调试及效果验证 31 5.1 软硬件的联合调试31 5.2 软硬件的效果验证 33 6 结论与展望 37 参考文献 38 致谢 39 附录 40 附录 1 40 附录 2 41 附录 3 44 1 绪论 1.1 研究的意义智能轮椅的产生，是为了服务与行动不便的老年人和残障人士这一类群体。
智能轮椅中电机控制系统的设计
www�ele169�com | 29智能应用0 引言由于人口老龄化因素和失能人士的增多，社会对智能轮椅的需求随之增加。
本文所述的智能轮椅是一种装载了各类传感器、能够自动驾驶和避障、能够和互联网相连接的轮椅。
为了解决智能轮椅移动的控制问题，本文设计了基于STC15F2K60S2单片机的电机控制器，用来控制和驱动轮椅移动，经过试验，该控制器达到了设计的需求，能够接收车载控制器发出的指令并驱动轮椅移动。
1 步进电机控制系统硬件设计及仿真■1.1 硬件设计系统核心。
如图1所示，单片机通过IO 口与步进电机驱动器相连接，驱动器驱动电机运动。
其中单片机P00口输出控制转动方向，P01口输出脉冲驱动步进电机移动；P21口和P22口为步进电机的上下限位开关，当电机移动到边缘触发限位开关时，电机无法前行，但是可以后退；步进电机驱动器接收到单片机的控制信号后将控制信号转换为驱动信号，通过4条信号线（+A，-A，+B，-B）驱动电机转动；单片机通过RS232或者RS485接口接受上位机所发送的指令控制电机移动，并实时将电机运转状态反馈给上位机。
■1.2 虚拟仿真为了验证硬件设计是否满足需求，本文在Proteus8仿智能轮椅中电机控制系统的设计卢展铭，陈亦翔，谢秀齐，何晓昀（广东理工学院，广东肇庆，526100）基金项目：广东理工学院大学生创新创业训练计划项目（CXCY201813720015），2019年度广东大学生科技创新培育专项资金项目（pdjh2019b0577），广东理工学院大学生创新创业扶持项目资助（cxcyjj2018004），广东理工学院教学成果奖培育项目（JXCGPY2018002）。
摘要：由于人口老龄化和失能人士的增多，社会对智能轮椅的需求随之增加。
为了解决轮椅自动移动的控制问题，本文设计了基于STC15F2K60S2单片机的控制系统用于驱动轮椅移动。
该控制系统能通过上位机发送串口通讯指令控制电机的转动方向、转动速度、转动距离等一系列的操作。
基于电动轮椅车动力转向的智能操控系统设计
基于电动轮椅车动力转向的智能操控系统设计电动轮椅车是一种为行动不便的人士提供移动便利的工具。
为了提高电动轮椅车的操控性能和用户体验，智能操控系统的设计变得尤为关键。
本文将讨论基于电动轮椅车动力转向的智能操控系统的设计原理和功能。
一、系统设计原理1. 动力转向技术电动轮椅车动力转向指的是通过改变不同轮子上的驱动力矢量，实现转向效果。
在传统的电动轮椅车设计中，通常通过电机控制前轮的转向。
然而，这种方式可能导致转向灵活性不足和操控困难。
因此，基于电动轮椅车动力转向的智能操控系统设计应采用更加先进的技术。
2. 转向算法智能操控系统设计中的关键是开发高效、精确的转向算法。
这些算法可根据电动轮椅车的速度、转弯半径和用户输入等信息，实时计算出最佳的转向方案。
例如，可以基于模糊逻辑控制（Fuzzy Logic Control）或者模型预测控制（Model Predictive Control）等方法来实现转向算法。
二、系统设计功能1. 自适应转向基于电动轮椅车动力转向的智能操控系统设计应具备自适应转向功能。
这意味着系统能够根据不同的操控需求和环境条件，自动调整转向方案。
例如，在行驶速度较低时，系统可使电动轮椅车具备更小的转向半径，以便在狭小空间内转弯；而在高速行驶时，则可使电动轮椅车转向更加稳定。
2. 防抱死制动系统（ABS）为了提高安全性能，智能操控系统设计还应包括防抱死制动系统（ABS）。
ABS能够通过减少或控制刹车力度，防止车轮在制动时锁死，从而提高制动稳定性和操控性。
3. 曲线行驶辅助基于电动轮椅车动力转向的智能操控系统设计还应具备曲线行驶辅助功能。
该功能可以通过优化电池电量分配和转向角度控制，帮助电动轮椅车在弯道上更加平稳地行驶，并减少滑动和漂移现象。
4. 避障功能为了提高安全性和用户体验，智能操控系统设计可能还包括避障功能。
该功能利用传感器和算法来监测周围环境中的障碍物，并自动调整行驶方向，以避免碰撞。
基于ATmega48的电动轮椅主从控制系统设计
就是后轮驱 动， 其整体性 能较好， 但是回转半径 较大【。 另一种则是在驱动控制系统上不断进行 创新 ， 目前控制器从硬件模拟电器件转 向采用数 字电路、 单片机 以及数 字信号处理器方向发展 ， 实现 数字化 的数 模混合控制和全 数字化 控制 ，
控制规律也从硬件实现转向软件实现【。 ３ １ 根 据 电动轮 椅 的性 能要求Ａ ｍｅ ａ ８ 电动轮椅主从控 制系统设计 Ｔ ｇ４ 的
王 晓旭 杨振 强 张 涛
大连理工大学 （ １０ ４ １６２ ）
Ｐ ｗｅ ｈ ｅ ｃ ａ ｒＣｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｅ ｉ ｎ Ｂａ ｅ ｎ ＡＴｍ ｅ ａ ８ ｏ ｒＷ ｅ ｌ ｈ ｉ ｎ ｒ ｌＳ ｓ ｅ Ｄ ｓ ｇ ｓ ｄ ｏ ｇ ４
Ｗａ ｇＸｉ ｘ Ｙ ｎ Ｚｈｅ ｎ ａｏ ｕ ａｇ ｎｑｉ ｎ ａ ｇ Ｚｈａ ｇ ａｏ ｎ Ｔ
Ｄａｉｎ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ ｌａ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｙ
摘
要 ： 出了一种 针对轮 毂 式两 轮驱 动 电动轮 椅 提
不断扩大， 对其性能也提 出了越 来越高的要求 ，
文设计了一种用于双独立电机驱动的电动轮椅主
从控制系统 ， 该控制系统由两台基于ＡＴ ｇ ４ ｍｅ ａ ８
１ 电动轮椅发展概 况及 其技术要求
电动轮椅是一种 以蓄 电池为能源、 电机 驱动 的轮椅【， ¨ 具有操作简单 、 节省体力、 车速平稳和
的单电机控制器组成。 轮椅车结构简单 ， 操作方 便， 可以实现 小半径 转 弯， 全方 向移动 ， 有很 具
关键词 ： 电动轮椅 控制器 双 电机协调控制
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｅ ：Ａ ｅ ｉ ｎ ｏ ｅ ｄ ｆ ｅ ｅ ｔａ ｐ ｅ ｏ ｔｏ ｄ ｓｇ ｆ ｔ ｉｆ ｒ ｎ ｉ ｌｓ ｅ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｈ ａ ｄ ｄ ｉ ｅ ｓ ｓ ｅ ，ｓ ｔ ｂ ｅ ｆ ｒ ａ ｔ ． ｅ ｌｄ ｉ ｅ ｔ ｈ ｎ ｒｖ ｙ ｔ ｍ ｕｉ ｌ ｏ ｗｏ ｗｈ ｅ ｒｖ ｏ ｔ ｅ ａ ｗｈ ｅ — ｕ ｏ ｒｗｈ ｅｃ ａ ｒｗａ ｒ ｓ ｎ ｅ ． ｙ ｔ ｅ ｉ ｉ ｇ ｅ ｌ ｂ ｐ ｗｅ ｅ ｌｈ ｉ ｓｐ ｅ ｅ ｔ ｄ Ｓ ｎ ｈ ｔｚ ｎ ｈ ｔ ｅｖ ｒｏ ｓ ｉ ｄ ｆ ａ ａ ｔ ｒ ， ｈ ｏ ｔｏ ｓｅ ｆ ｃ ｓｎ ｈ ａ ｉ ｕ ｎ ｓｏ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｔ ｅｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔｍ ｏ ｕ ｉ ｇ ｋ ｓ ｏ ｅｒ ａ ｏ ａ ｌ ｔ ｏ ｆ ｕ １ ｔ ｒ ｏ ｒ ｉ ａ ｅ ｏ ｔｏ ｎ ｔ ｓ ｎ ｂ ｅｍｅ ｄ ｏ ａ ． ｈ ｅ ｈ ｄ ｍｏ ｏ ｏ ｄ ｎ ｔ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｃ ｗａ ｅ ｉ ｎ ｄ Ｂｙ ｍｅ ｎｓｏ ｅ ｓ ｒａ ｏ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ． ａ ｆｔ ｅ ｉｌｃ ｍｍｕ ｉ ａｉ ｎ ｈ ｅ ｈ ｎ ｃ ｔｏ ，ｔ ｍ ａ ｔ ｒｓ ａ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｔ ｍ ｏ ｉ ｔｎ ｆｔ ｅ ａ ａ ｅ ｓｅ － ｌ ｖ ｏ ｔ ｏ ｙｓｅ ｃ ｎｓ ｓｉ ｇ ｏ ｗｏ ｓ ｐ ｒ ｔ ｍｏ ｏ ｏ ｔ ｏ ｌ ｒ ｓ ｅ ｓ ｄ ｔ ｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｆ ｍｏ ｔ ｔ ｒｃ ｎ ｒ ｌｅ ｓｐｏ ｓ ｓ ｅ ｈ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｏ ｓ ｏ ｈ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｔ ｒ，ｓａ ｌ ｎ ｅ ｕ ｅ ｓ ｅ ｄ ａ ｌ ａ ｈ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕｓｓ ａ ｔ ｔ ｂ ｅ ａ ｄ ｓ ｃ ｒ ｐ ｅ ， ｓｗｅ ｌ ｓｔ ｅ ｏ ｅ － ｕ ｒ ｎ ， ｖ ｒｖ ｌ ｇ ｄ ｏ ｅ －ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｎ ｖ ｒｃ ｒｅ ｔ ｏ ｅ － ｏ ｔ ｅ ａ ｖ ｒｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｒ ｔ ｃ ｉ ａ ｎ ｏ ｆ ｎ ｔｏ ｓ ｕ ｃｉｎ ． Ｋｅ ｗｏ ｄｓ Ｐ ｗｅ ｅ ｌｈ ｉ Ｃｏ ｔ ｌ ｒ Ｄｕ ｌ ｔ ｒ ｙ ｒ ：ｏ ｒ ｗｈ ｅｃ ａｒ ｎｒ ｌ ｏ ｅ ａ－ ｍｏ ｏ ｃ ｏ ｄｎ ｔ ｄｃ ｎ ｏ ｏ ｒ ｉ ａ ｅ ｏ ｔ ｌ ｒ
电动轮椅车动力转向的智能化控制系统设计
电动轮椅车动力转向的智能化控制系统设计随着人口老龄化程度不断加深，电动轮椅车作为一种重要的辅助交通工具，为行动不便的人提供了更多的自由和独立性。
为确保电动轮椅车的稳定性和操控性能，设计一个智能化的控制系统变得尤为重要。
本文将探讨电动轮椅车动力转向的智能化控制系统设计，并详细阐述其实施方案和设计要点。
一、引言电动轮椅车的动力转向控制系统的设计目标是提高操控性能，提供更好的用户体验。
该系统需要结合传感器技术、电机技术和控制算法来实现智能化控制。
本文将从这三个方面详细阐述电动轮椅车动力转向的智能化控制系统设计。
二、传感器技术在智能化控制系统设计中的应用传感器技术在电动轮椅车动力转向的智能化控制系统设计中起着关键作用。
通过安装合适的传感器，可以实时获取车辆运行的信息和环境数据，从而提供给控制系统，以实现动力转向的智能化控制。
常用的传感器包括速度传感器、角度传感器和力传感器。
速度传感器主要用于测量车辆的速度信息，可以帮助控制系统根据车速进行精准的控制。
角度传感器用于测量转向轮的转角，以便控制系统能准确判断转向的情况。
力传感器用于测量转向力的大小，从而实现动力转向的精确控制。
传感器技术不仅使得控制系统能够实时获取车辆信息，还可以通过传感器的数据判断车辆是否处于危险状态，如过度倾斜、碰撞等情况，从而及时采取相应的控制措施，保证安全性。
三、电机技术在智能化控制系统设计中的应用电动轮椅车的动力转向主要依靠电机系统实现。
为了实现精确控制和高效能的动力转向，需要选用合适的电机并配备相应的控制设备。
在电机选择方面，应考虑功率、转速、扭矩和效率等因素。
根据实际需求，选用合适的电机类型，如直流电机、无刷直流电机或步进电机，并结合控制系统，实现精确的动力转向控制。
控制设备主要包括电机控制器和电池管理系统。
电机控制器负责接收传感器的数据，并根据需要控制电机的转向和转速。
电池管理系统则负责监测电池的电量，以便及时调整电源输出，确保电动轮椅车的稳定运行。
一种多功能智能轮椅的控制系统设计
关键词
下肢康复训练 ； 智能家居 ； 语音识别 ； 多功能智能轮椅
文献标 识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ １ １ ２ ４ ２ （ ２ ０ １ ６ ） 一 １ １ － １ ２ ４ ６ — ０ ０ ４
目（ １ ５ Ｄｚ １ ９ ４ １ ９ ０ ２ ）
１ 上海理工大学 医疗器械与食品学院康复工程与技术研究所 ， 上海康复器械工程技术研究 中心 ， ２ ０ ０ ０ ９ ３ ；２ 通讯作者
作者简介 ： 胡杰 ， 男， 硕士研究生 ；收稿 日 期： ２ ０ １ ５ — ０ ７ — ０ ２
】 ２ ４ ６ ＷＷＷ． ｒ ｅ ｈ ａ ｂ ｉ ． Ｃ Ｏ ｍ ． ｃ ｒ ｔ
Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｒ ｅ ｈ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ｉ ｎ ｅ ，Ｎ ｏ ｖ ．２ ０ １ ６ ， Ｖ ｏ １ ． ３ １ ，Ｎ ｏ ． １ １
・
康复 工程 ・
一
种多功能智能轮椅 的控制 系统设 计
通 电动轮椅基本的代步行驶功能 ； ②接收控制指令精确地控
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ・ １ ２ ４ ２ ． ２ ０ ｌ ６ ． １ １ ． ０ １ ４
＋ 基金项 目： 上海市产学研医项 目资助 （ １ ２ Ｄ Ｚ １ ９ ４ １ ０ ０ ３ ；１ ２ Ｄ Ｚ １ ９ ４ １ ０ ０ ４ ） ； 上海工程技术研究中心项 目资助（ １ ５ Ｄ Ｚ ２ ２ ５ １ ７ ０ ０ ） ； 上海科委 产学研 医项
电动轮椅运动控制系统的设计
１ 引言
随着 时代 的发展 ，我国已经开始步入老龄化社会 ， 现 有老年人近 ２ 亿人 ，而残疾人 也超过 ８ 千万 人。在老 年人 当中 ，将近有 ｌ 千 万人 下肢行 动不 便，另外 ， 每 年新增 因车祸、工伤和其他意外下 肢伤 残者
理 论 研 究
泰工案 收术
２ ６ ２
电动轮椅运动控制 系统 的设 计
袁玉霞 ， 赵明冬 （ 郑州科技学院 电气 工程学 院 ， 郑州 ４ ５ ０ ０ ６ ４）
摘 要： 随着我 国老龄化趋 势加 强， 对 电动轮椅的需求量将大大增加， 本文所设计 的电动轮椅既可 以通过手动按键控制 ， 又加入 了无线通信技术 通过遥控 器发 出信号来控制 电动轮椅 进行相应 的动作 ，为使 用者对 电动轮椅 的远程操作提供 了一定的方便。 关键词 ：电动轮椅 ； 手动控制 ： 无线控 制
参考文献 ：
［ １ 】 张琳 ． 基于操 作手柄新模 型的电动轮椅运 动控制 系统 ［ Ｊ ］ ． 微特 电
机， ２ ０ １ ２ （ ０ ７ ） ．
本 系统有 以下几个控制要求 ：
［ ２ 】 王 晓旭 ． 基于 Ａ Ｔ ｍ ｅ ｇ ａ ４ ８ 的 电动轮 椅主从控 制系统设计 ［ Ｊ ］ ．电机
图 １ 总体 设 计 框 图
系统采 用两个 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机进行控 制 ，一个单片机控 制直流
电机 ，来实现 电动轮椅 的前进、后退、加速、减速、停止等动作 ，另
一
群。 要实现如上功能， 本 系统需要用到Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ２ ０ ５ １ 单片机 以及遥控装置。
第五章 电动轮椅运动控制系统的软件设计
第五章电动轮椅运动控制系统的软件设计在本系统的控制方案中，作者采用 TMS320LF2407A DSP 控制芯片作为系统的核心控制芯片。
它具有很快的运行速度，丰富的片内外设等系统资源和强大的中断功能以及灵活丰富的指令集、高速运算能力、内部操作的灵活性、低功耗等特点，使得在系统的软件设计中，可以实现复杂的控制算法。
系统软件设计的终极目的是:实现两个电机平滑稳定的协调运动控制，实现轮椅控制器的人机交互功能，具备完善的故障保护功能，且可以和 PC 机通讯的功能，使得轮椅能够在各种允许路况下都具有非常平稳舒适的运行性能。
5.1 系统的软件设计方案5.1.1 系统的控制方块图由第二章可知，本系统是采用电压负反馈、电流截止负反馈和电流正反馈补偿的控制算法实现两台直流电机的协调运动控制。
调节器是数字 PI 调节器。
系统的控制方块图如图 5-1 所示:图5-1 轮椅运动控制系统控制方块图由图 5-1 可知，操纵杆的输出信号 X、Y 经过 S 曲线和左/右电机给定发生器后合成为左/右电机的给定信号，取电机两端电压以及电流采样电阻电压作为反馈信号。
为了防止轮椅起动或堵转时电机电流过大，本文采用了具有电流截止负反馈的电压闭环调速系统。
电流正反馈补偿环节是为了补偿由于电枢电阻引起的速降以提高系统的机械特性。
当轮椅运行在比较糟糕的路况时，轮椅的左/右电机在相同的给定下，负载大小可能不同，这时当用户本想径直前进时，轮椅可能由于左/右电机负载的不同，而转弯，图 5-1中的“负载不平衡时电流正反馈补偿”环节就是为克服这种情况而设计的。
S 曲线的设置使得轮椅在起/制动时都能够非常平滑和舒适，保证了安全性。
速度给定发生器和负载补偿仲裁器是两台电机协调控制的核心指挥部，它们保证了轮椅在二维平面上的自由运行。
5.1.2 本系统软件控制的时序对于一个以 TMS320LF2407A 为核心控制芯片的控制系统来说，首要的任务是确定系统的时钟系统，其次是合理决定软件中的中断数量和顺序。
电动轮椅智能导航与控制系统设计与实现
电动轮椅智能导航与控制系统设计与实现近年来，随着人口老龄化的加速和残疾人群体的增加，电动轮椅成为了一种非常重要的辅助工具。
然而，传统的手动操控方式对于某些残障人士来说可能存在困难。
因此，设计一种智能导航与控制系统，为电动轮椅用户提供更加便利和安全的用户体验，已经成为了一个非常重要的问题。
本文将从需求分析、系统设计和实现三个方面，详细介绍电动轮椅智能导航与控制系统的设计与实现。
首先，在需求分析阶段，我们需要了解用户的需求和使用场景，以此为基础进行系统设计和实现。
电动轮椅的智能导航功能是本系统的核心部分。
用户需要提供目的地信息，系统则会通过内置的地图数据和导航算法，规划最佳路径并实时指导用户前往目的地。
同时，系统应当考虑到使用场景的多样性，包括室内和室外环境，具备适应不同环境的导航算法和传感器。
其次，在系统设计阶段，我们需要确定系统的整体架构和各个模块之间的接口。
为了实现智能导航功能，系统需要包括硬件和软件两个方面的设计。
在硬件设计方面，我们需要选择合适的定位传感器、导航模块以及控制器。
其中，定位传感器可以采用GPS、惯性导航传感器等来实现定位和导航功能；导航模块需要包括地图数据的存储与更新、路径规划算法和导航指令的生成等功能；控制器则负责接收用户的输入信息并控制电动轮椅的运动。
在软件设计方面，我们需要开发用户界面、路径规划算法和导航指令生成算法。
用户界面应当简单直观，方便用户提供目的地信息和接收导航指令；路径规划算法需要考虑到多种因素，如道路状况、交通流量和导航优先级等；导航指令生成算法需要将规划得到的路径转化为易于理解和执行的指令，如语音提示或屏幕显示。
最后，在系统实现阶段，我们需要将系统设计的各个模块进行具体的实现和集成。
在实现过程中，要注意观察和测试系统的性能，及时发现和解决问题，保证系统的稳定与可靠性。
在技术实现方面，可以利用现有的智能手机和互联网技术，通过连接智能手机和电动轮椅来实现导航和控制功能。
一种全新的多功能智能电动轮椅系统设计
一种全新的多功能智能电动轮椅系统设计刘薇摘要：给出了一种具有基本行走移动、健康监护、多媒体、休闲娱乐、安全避障、导航定位等多功能的全新的智能电动轮椅设计方法，可极大拓展老、伤残人士社会交流的深度和广度，对我国智慧型养老社会的实现具有重要意义。
关键词：智能；电动轮椅；智慧养老；多功能；系统设计： TP249 ： A ：1009-3044（2017）36-0155-02Abstract： Proposed a new design method of intelligent electric wheelchair with multifunction of basic walking movement， health monitoring， multimedia， entertainment， safe obstacle avoidance，navigation and positioning， etc. it can greatly expand the depth and scope of social communication of the old and disabled people， and ithas important significance for the realization of intelligent endowment society in our country.Key words：Intelligence； Electric wheelchairs； A wise old age；Multifunction system design智能轮椅是将智能机器人技术应用于电动轮椅，融合多种领域技术，包括机器视觉、机器人导航和定位、模式识别、多传感器融合及用户接口等，涉及机械、控制、传感器、人工智能等技术，具有自主导航、避障、人机对话以及提供特种服务等多种功能的一种服务型机器人。
毕业论文--履带轮式爬楼梯电动轮椅毕业设计
毕业论文--履带轮式爬楼梯电动轮椅毕业设计履带－轮式爬楼梯电动轮椅设计摘要随着社会的发展和人类文明程度的进步，老年人与残障人员愈来愈需要运用现代高新技术来改善他们的生活质量，而爬楼梯对于老年人和残疾人行动不方便的，非常困难，所以要增加轮椅自动化程度，于是我们在原轮椅的基础上进行改进和加装爬楼机构，本文设计的电动轮椅具有爬楼功能，爬楼时用履带驱动，平地时可像普通轮椅用轮驱动也可轮椅稍后仰用履带驱动。
此车在轮椅的基础上安装履带装置、升降机构、电机、以及控制电路、控制设备，以降低劳动强度、提高效率，减少他们的困难、提高生活质量、满足市场需求为目的。
爬楼梯车具有适应性强、机动灵活、活动范围大等特点，在我国国民经济的发展中，爬楼梯电动轮椅的需求量逐年增加，市场发展潜力巨大，爬楼梯电动轮椅行业具有广阔的发展机遇和良好的投产前景。
关键词：爬楼梯，电动，轮椅，履带轮式I履带－轮式爬楼梯电动轮椅设计目录第一章综述................................................................... . (1)1.1 爬楼梯轮椅的意义 (1)1.2国内外爬楼梯轮椅的发展状况 (2)国外爬楼梯轮椅的发展状况 (2)国内爬楼梯轮椅的发展状况 (4)1.3本项目的设计目的与主要研究内容 (5)课程设计目的 (5)课题研究内容 (6)1.4设计进程安排 (6)第二章履带爬楼装置机械系统结构设计 (8)2.1爬楼机构的比较 (8)2.2设计思路 (9)2.3履带轮式轮椅爬楼原理 (10)2.4履带爬楼过程分析 (11)2.5爬楼性能参数 (13)2.6履带爬楼机构的结构设计 (13)2.7 升降机构的设计 (16)2.8 本章小结 (18)第三章电气系统设计................................................................... (19)3.1 履带爬楼梯装置执行电机选择 (19)3.2 电池选择 (20)3.3 电动车电机转速控制 (21)驱动方式对电动车性能影响 (21)现有电动车电机存在主要问题及探索 (21)3.4 直流电机机械特性 (22)3.5 控制系统的设计 (23)3.6 本章小结 (28)第四章典型零部件设计及校核计算 (29)4.1 传动系统动力参数计算 (29)4.2 轴的计算 (30)III履带－轮式爬楼梯电动轮椅设计第五章技术经济分析报告................................................................... .. (39)5.1 履带轮式轮椅技术分析 (39)5.2 履带轮式轮椅经济分析 (39)5.3 履带轮式轮椅结论和展望 (40)参考文献................................................................... . (41)致谢 .................................................................. . (42)IV履带－轮式爬楼梯电动轮椅设计第一章综述1.1 爬楼梯轮椅的意义轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具，随着无障碍设施的增多，轮椅使用者的活动范围逐步加大，但楼梯却使轮椅受到很大限制，因此研发价格低廉、简单易用的爬楼梯轮椅是康复工程工作者面临的一项比较紧迫的任务。
智能轮椅的运动学分析_毕业论文
本科毕业论文题目智能轮椅的运动学分析系自动控制系专业班级学号学生姓名指导教师完成日期毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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电动轮椅运动控制系统设计【控制理论与控制工程专业优秀论文】
电动轮椅是一种以蓄电池为能源、电机驱动的轮椅车。具有省力、操作简便、 车速平稳、无污染和低噪音的特点。适于下肢残疾、高位截瘫或偏瘫以及年老体弱 者使用，是一种比较理想的移动或代步工具。
目前，国外对电动轮椅的研究已相对比较成熟。他们已开发出各种各样的适合 不同用户群体的电动轮椅，并逐渐向智能化的方向发展。现在高性能电动轮椅生产 厂家多集中在美国、德国、澳大利亚和西班牙，中国台湾也有电动轮椅生产厂家。 然而，国内对电动轮椅的研究技术依然远远落后于国外，绝大多数轮椅厂家都只生 产电机和座椅而不生产控制器，基本上都依赖于进口。因此，研究高性能低成本的 电动轮椅驱动器，替代进口填补国内技术空白具有重要意义。
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能对于那些非常熟练的用户或在干燥、比较平整和在没有障碍的路面上驾驶的一般
熟练用户来说可能足够了，但是对于大多数在户外驾驶轮椅的用户而言依然存在一
定的困难，特别是在天气比较恶劣，路面不平或者上下坡的场合有更大的难度。在
家里驾驶轮椅，对于身体严重残疾或具有精神障碍的人而言依然是个挑战。所以，
研究性能更完善的电动轮椅控制器具有重要意义。
The author investigated plenty of literatures on the topic, summarized current EPWs research technology and present research status of EPWs. An all-digital EPW controller based on TMS320LF2406A digital signal processor (DSP) is developed in the thesis. Technique specification of EPW is analyzed in details. A two-motor coordinated control scheme which takes motor voltage as negative feedback with motor current compensation and unbalanced load compensation is designed in the thesis. Firmware architecture, cell circuits and parameter preferences methodology are represented. After analyzing the principle of Joystick operation, formulas of the EPW’s speed and direction given value composition are proposed. A strategy of generating S curve is designed for improving user
基于ATxmega64单片机的电动轮椅控制系统设计
www�ele169�com | 3电子电路设计与方案0 引言电动轮椅是一种以蓄电池为能源、通过电子控制系统驱动直流电机运动，使用者可通过控制装置自行驱动电动轮椅运动，适用于下肢功能障碍的伤残人事使用，是一种比较理想的代步工具。
图1 电动轮椅控制系统硬件框图■1.1 电源模块电源模块采用LM2596稳压电路，由24V 铅酸蓄电池提供输入电源，电源有S1开关控制，24V 电源通过LM2596-12.0稳压电路，稳压输出12V 电源，再通过LM2596-3.3V 稳压电路输出3.3V 电源，为ATxmega64A3单片机提供工作电源，该稳压电路可输出最大电流为3A，输入最高电压为40V。
由D1发光二极管显示3.3V 电源状态。
电源模块电路图，如图2所示。
显示模块用于显示电动轮椅的工作状态，包含电池电量状态、轮椅行进的速度选择高速或低速状态、轮椅行进的方向信息前进或倒退状态等。
同时各参数设置的信息，用于人机交互显示，包含屏幕亮度和对比度设置信息、电量低报警值设置等。
■1.3 电量检测模块铅酸蓄电池的开路电压和荷电量是有对应关系是线性，因此可通过检测蓄电池开路电压来检测蓄电池电量，电量检测采用ATxmega64A3单片机自带AD 转换器，检测蓄电池的电压，由于蓄电池的电压为24V，而AD 转换器输入最大电压为3.3V，采用R11和R12高精度电阻，对蓄电池电压进行分压，再通过AD 转换器检测蓄电池电压，为保证AD 转换器的转换精度，卢茹（广东省机械技师学院，广东广州，510450）摘要：轮椅是康复的重要工具，轮椅它不仅是肢体伤残者和行动不便人士的代步工具，更重要的是使他们借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动。
电动轮椅是在传统手动轮椅的基础上，叠加高性能动力驱动装置、智能操纵装置、电池等部件，改造升级而成的。
具备人工操纵智能控制器，就能驱动轮椅完成前进、后退、转向等功能的新一代智能化轮椅。
电动轮椅已成为行动不便的老年人、残疾人不可缺少的代步工具。
电动轮椅智能导航控制系统设计
电动轮椅智能导航控制系统设计摘要本文针对电动轮椅使用者在移动过程中可能遇到的困难和障碍，提出了一种电动轮椅智能导航控制系统设计方案。
该方案基于深度学习技术和激光雷达传感器，通过实时感知周围环境并进行路径规划，实现自动导航功能。
该系统具有较高的精度和可靠性，并且能够提供更好的用户体验。
在实际应用中，该系统可以帮助电动轮椅使用者解决导航问题，提高其生活质量和独立性。
1. 引言随着社会的发展，电动轮椅成为行动不便或行动困难人群的重要辅助工具。
然而，传统的电动轮椅在导航方面存在一定的局限性，缺乏自主性和智能化。
为了提高电动轮椅使用者的生活质量和独立性，本文提出了一种电动轮椅智能导航控制系统的设计方案。
2. 系统架构电动轮椅智能导航控制系统由以下几个模块组成：感知模块、决策模块和执行模块。
感知模块主要负责实时感知周围环境，包括障碍物检测和位置定位。
决策模块根据感知模块的输入进行路径规划，选择最优路径并生成导航指令。
执行模块负责控制电动轮椅的运动，根据导航指令调整轮椅的速度和方向。
3. 感知模块感知模块是电动轮椅智能导航控制系统的关键部分。
该模块包括激光雷达传感器、视觉摄像头和距离传感器。
激光雷达可以提供精确的环境地图信息，用于障碍物检测和定位。
视觉摄像头可以捕捉周围的图像信息，用于识别人和物体。
距离传感器可以用于测量电动轮椅与障碍物之间的距离，避免碰撞。
4. 决策模块决策模块主要根据感知模块提供的信息进行路径规划和导航指令生成。
路径规划算法使用深度学习技术，通过训练神经网络模型来预测最优路径。
导航指令生成算法根据路径规划结果生成相应的指令，例如转向角度和速度控制。
5. 执行模块执行模块负责控制电动轮椅的运动。
该模块通过控制电动轮椅的电动机和转向器来实现轮椅的运动控制。
根据导航指令，执行模块调整电动轮椅的速度和方向，使其按照预定路径自动导航。
6. 系统性能评估为了评估电动轮椅智能导航控制系统的性能，我们进行了一系列的实验和测试。
电动轮椅运动控制系统设计
中图分类号:T M30112 文献标志码:A 文章编号:100126848(2009)0120055204电动轮椅运动控制系统设计马小珍,万淑芸(银川供电局保护自动化所,银川 750011)摘 要:为实现高性能和低成本的电动轮椅,开发了全数字电动轮椅控制器;采用先进的无速度传感器测速技术,设计了带电流补偿的电压负反馈加负载不平衡补偿的双电机协调控制方案。
给出了软硬件结构和单元电路的设计及参数选择方法;分析了操纵杆工作原理;给出了轮椅速度和运动方向信息合成计算公式和提高运行舒适度的S 曲线生成策略。
轮椅样机运行试验证明,系统运行实验性能良好,达到了预期设计目标。
关键词:电动轮椅;控制器;双电机;协调控制;S 曲线;误差检测Electr i c 2powered W heelcha i r K i n eti c Con trol Syste m D esi gnMA Xiao 2zhen,WAN Shu 2yun(Aut o 2p reventi on D ivisi on of Yinchuan Power Supp ly Bureau,Yinchuan 750011,China )Abstract:I n order t o p resent a high perfor mance,l ow cost and all 2digital electric powered wheelchair (EP W ),an all 2digital EP W contr oller based on T MS320LF2406A digital signal p r ocess or (DSP )was devel oped in the paper .Advanced vel ocity detective technique without s peed sens or was e mp l oyed .A t w o 2mot or coordinated contr ol sche me which t ook mot or voltage as negative feedback with mot or current compensati on and unbalanced l oad co mpensati on was designed in the thesis .Fir mware architecture,cellcircuits and para meter p references methodol ogy were rep resented .After analyzing the p rinci p le of Joy 2stick operati on,f or mula of the EP W πs s peed and directi on given value compositi on were p r oposed .A strategy of generating S curve was designed f or i m p r oving user a menity and safeness .The EP W kineticcontr ol syste m p r oposed in the thesis was p r oved t o have good perfor mance after l ong ti m e p re 2operati on .Consequently,antici pated designing goal was achieved .Key W ords:EP W ;Contr oller;T wo 2mot or;Coordinated contr ol;S curve;Fault detecti on收稿日期:20082032041 技术要求电动轮椅作为老年人和残疾人的代步工具,有着严格的技术要求。
基于双轮自平衡技术的电动轮椅设计与控制研究
基于双轮自平衡技术的电动轮椅设计与控制研究近年来，电动轮椅成为了现代化社会不可或缺的交通工具之一，为残疾人以及行动不方便的人们提供了方便与舒适的代步方式，减轻了他们的生活负担。
然而，传统的电动轮椅存在一些问题，例如操作不便、机动性差等。
基于这些问题，本文将讨论基于双轮自平衡技术的电动轮椅设计与控制研究，以解决传统电动轮椅所存在的问题，并提高其使用体验。
一、双轮自平衡技术介绍双轮自平衡技术也被称为倒立摆技术，它是一种可以实现自主平衡的技术。
它通过检测摆体倾斜的方向，通过电机的控制，使摆体重心向倾斜方向运动，达到了平衡的目的。
在电动轮椅中，通过将双轮自平衡技术应用于轮椅设计，可以使轮椅更加灵活稳定。
二、双轮自平衡电动轮椅的设计1.材料选择：轮椅的基本框架应该采用坚固的材料，如钢铁材料，以保证其可靠性。
同时，座椅和背部垫需要选用高弹性的材料，使得用户可以更加舒适地坐在轮椅上。
2.双轮自平衡技术的应用：双轮自平衡电动轮椅主要通过倒立摆技术来实现平衡功能。
轮椅底座的安装位置应该与倒立摆控制器相对应，轮椅的整个平衡系统应该一体化设计，才能满足基于双轮自平衡技术的电动轮椅的要求。
3.轮椅的控制系统设计基于双轮自平衡技术的电动轮椅控制系统，应该配备适当的控制器、传感器、电机等设备。
其中，传感器用于检测轮椅的速度、倾斜角度等参数，控制器则可以实时的根据传感器所检测到的参数进行调整，并进行相应的判断处理，控制电机的转速和转向，从而实现平衡控制。
在控制器的框架中，应该考虑到方便控制，实现人性化设计。
三、基于双轮自平衡技术的电动轮椅的控制策略1.平稳启动：在启动时，检测到坡度斜度后，轮椅应该缓慢的提速，和一些其他的普通电动轮椅一样，基于双轮自平衡技术的电动轮椅不应该过快的提速，否则容易造成用户摔倒，令人受伤。
2.平衡控制基于双轮自平衡技术的电动轮椅，其核心就在于平衡控制。
轮椅应该自适应地根据传感器所检测到的用户体重、体型等信息，来实时的进行平衡的控制，保证用户在行驶的过程中能够保持舒适、稳定的状态。
电动轮椅运动控制系统设计
电动轮椅运动控制系统设计
马小珍;万淑芸
【期刊名称】《微电机》
【年(卷),期】2009(042)001
【摘要】为实现高性能和低成本的电动轮椅,开发了全数字电动轮椅控制器;采用先进的无速度传感器测速技术,设计了带电流补偿的电压负反馈加负载不平衡补偿的双电机协调控制方案.给出了软硬件结构和单元电路的设计及参数选择方法;分析了操纵杆工作原理;给出了轮椅速度和运动方向信息合成计算公式和提高运行舒适度的S曲线生成策略.轮椅样机运行试验证明,系统运行实验性能良好,达到了预期设计目标.
【总页数】4页(P55-58)
【作者】马小珍;万淑芸
【作者单位】银川供电局保护自动化所,银川750011;银川供电局保护自动化所,银川750011
【正文语种】中文
【中图分类】TM301.2
【相关文献】
1.基于人类运动控制的用于电动辅助轮椅的重力抑制控制方法 [J], 吴世训;堀洋一
2.电动轮椅运动控制系统故障检测方法研究 [J], 马小珍;万淑芸
3.基于操作手柄新模型的电动轮椅运动控制系统 [J], 张琳;马瑞卿;史国栋;相里康
4.电动轮椅运动控制系统的设计 [J], 袁玉霞;赵明冬
5.基于BUCK电路的电动轮椅电机驱动器控制系统设计 [J], 朱长卿
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电动轮椅是一种以蓄电池为能源、电机驱动的轮椅车。适于下肢残疾、高位截瘫或偏瘫以及年老体弱 者使用，是一种比较理想的移动或代步工具。
目前，国外对电动轮椅的研究已相对比较成熟。他们已开发出各种各样的适合 不同用户群体的电动轮椅，并逐渐向智能化的方向发展。现在高性能电动轮椅生产 厂家多集中在美国、德国、澳大利亚和西班牙，中国台湾也有电动轮椅生产厂家。 然而，国内对电动轮椅的研究技术依然远远落后于国外，绝大多数轮椅厂家都只生 产电机和座椅而不生产控制器，基本上都依赖于进口。因此，研究高性能低成本的 电动轮椅驱动器，替代进口填补国内技术空白具有重要意义。
分析设计的系统通过系统运行实验性能良好，达到了预期设计目标。
关键词：电动轮椅控制器 双电机协调控制 S 曲线 故障检测
I
Abstract
Electric powered wheelchair (EPW) is a wheeled vehicle which takes storage battery as power and motor as driving with characteristics of labor saving, easy operation, stable speed, free-pollution and low noise. It very benefits for the people with lower or upper extremely impairment, the old or the valetudinarians. To these people, EPW is their primary and ideal means of mobility.
Currently, some overseas countries they are very experienced in researching EPWs. They have developed various kinds of EPWs for sorts of special user group. EPW is becoming more intelligent and tending to be humanization gradually. Now most of the high performance EPW plants they are located in developed countries, such as America, Australia, Germany, Spain and also Taiwan province of China. In addition, domestic research on EPWs techniques falls behind the one of overseas a lot. Mainly most of the national EPWs plants produce DC motor and wheelchair seat only, while controller is imported. Accordingly, it is very significant to develop high performance, low cost and all-digital EPWs controller, while it also fills up the technique blanks of domestic EPWs research technology.
The author investigated plenty of literatures on the topic, summarized current EPWs research technology and present research status of EPWs. An all-digital EPW controller based on TMS320LF2406A digital signal processor (DSP) is developed in the thesis. Technique specification of EPW is analyzed in details. A two-motor coordinated control scheme which takes motor voltage as negative feedback with motor current compensation and unbalanced load compensation is designed in the thesis. Firmware architecture, cell circuits and parameter preferences methodology are represented. After analyzing the principle of Joystick operation, formulas of the EPW’s speed and direction given value composition are proposed. A strategy of generating S curve is designed for improving user
作者广泛查阅国内外文献，总结了电动轮椅研究技术，综述了电动轮椅国内外 研究现状。开发出了基于 TMS320LF2406A DSP 数字信号处理器的全数字电动轮椅 控制器，分析了轮椅的技术要求，设计了带电流补偿的电压负反馈加负载不平衡补 偿的双电机协调控制方案；给出了软硬件结构和单元电路的设计及参数选择方法； 分析了操纵杆工作原理给出了轮椅速度和运动方向信息合成计算公式，和提高运行 舒适度的 S 曲线生成策略。文中还提出了基于电压信号检测的功率管及主电路故障 检测、定位方法。