基于TMS320F2812的爬楼轮椅电机控制系统设计

发布时间：2020-07-22 10:50

【摘要】：目前,随着我国老龄化趋势加快,老年人及残疾人走出家庭融入社会以丰富他/她们的生活,轮椅是其理想的代步工具。然而普通轮椅不具备爬楼和越障的功能,许多商场和居民楼又没有无障碍通道,面对台阶和楼梯时只能望而却步,不能增加使用者的活动范围。为了让他/她们出行更加方便,充分享受社会的温暖,本课题设计了一种轮腿式电动爬楼轮椅,该轮椅具有爬楼越障功能,对提高腿脚不便者的活动能力具有重要的应用价值。本论文针对课题的电机控制系统进行研究。首先从电机控制的角度出发,选择TMS320F2812型号的DSP芯片作为核心处理器,充分利用其丰富的片上资源和快速处理数据的能力,结合VC搭建上位机显示控制界面,提出了一套爬楼轮椅电机控制系统设计方案。本系统主要实现:控制手柄操纵轮椅运动,调节脚踏板高度和调节后腿位姿三大功能。其次对电机的传动进行分析,确定执行机构动作,确定控制系统设计方案。对控制系统资源进行分配,设计硬件电路,为软件设计打下良好基础。根据执行机构动作要求进行软件设计,确立了基于S曲线控制算法的手柄操纵模块、脚踏板升降模块和后腿位姿调节模块三大执行模块程序。使用RS232通信方式将传感器和电机速度等参数上传,在上位机实时显示,并通过上位机发送指令,控制执行机构动作。最后在爬楼轮椅实物平台上进行测试,能够准确控制各执行机构的动作,上位机实时显示传感器等重要参数,并利用DSP编译软件输出重要参数变化曲线,分析总结执行机构动作变化规律。
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP273;TH789
【图文】：

会的发展为轮椅提出了新的要求，爬楼越障、智能化等功能势必出现。爬楼轮椅控制系统的发展使爬楼轮椅功能更强大，增加了自主导航、人机对话以及提供特种服务等多种功能。国外爬楼轮椅控制系统发展迅速，视觉图像技术、互联网技术、雷达导航技术等大量应用到爬楼轮椅中。欧美和日本在爬楼轮椅的研究上处于主导地位，不仅仅局限在速度调节、避障等简单技术上，而是融合了多领域的研究成果，包括机器人视觉、机器人导航和定位、模式识别、多传感器融合及人机接口等，机械、控制、传感器、人工智能技术[3]。经过 20 多年的开发，世界各国的研究者相继开发了多种智能轮椅平台，包括日本的 WHILL 轮椅，巴西开发的智能轮椅等。我国开展智能轮椅的研究较晚，但是也根据自己的技术优势和特点，开发出了有特色的智能轮椅平台[4]，包括中科院自动化所的多模态交互智能轮椅、嵌入式智能轮椅，上海交通大学的多功能智能轮椅，中科院深圳先进技术研究院的基于头部动作的智能轮椅等等[5]。日本的 WHILL 轮椅可以选择两种控制方式：一个类似鼠标的控制器或者人机工学摇杆，满足各种人群的需求，如图 1.1(a)(b)所示。WHILL 还配有 iPhone 伴侣 App，用户可以用 iPhone 遥控 WHILL 或者设置控制敏感度、最大速率以及加速度等参数。

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图 1.2 3D 镜头面部采集第九届中国国际福祉博览会上，北京信息科技大人注目，看上去和科学家霍金使用的轮椅外观相个脑电波采集器，其通过蓝牙装置和安装在轮椅 所示。操作者只要在脑子中想想一下向前、向后同的脑电波采集起来输入电脑的软件，进行记录的脑电波是不同的，研究脑电波和动作之间的关系钟左右的训练后，操作者就可以用意念来控制轮椅

【参考文献】

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本文编号：2765711