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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。
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。
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。
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。
