辅助站立轮椅的结构设计和控制技术研究

发布时间：2021-01-09 20:19

　　随着人口老龄化程度的不断加剧和残疾人口数量的不断扩大,电动轮椅作为这些特殊群体的代步工具得到了迅速的发展和应用。本文针对这些特殊群体站立困难的问题,设计了可以辅助站立的智能轮椅,并对智能轮椅的电机控制和避障控制技术进行了研究。本文主要完成了以下内容:首先根据成年人身体尺寸和电动轮椅的国家标准,利用Adams中的Design Evaluation Tools模块功能,完成了辅助站立轮椅结构的优化设计,减小了电动推杆的推力。完成了三维建模,确定了轮椅的转向方案为差速轮转向,并对轮椅平地行驶的运动状态进行了分析。其次利用五次多项式插值法规划了座椅支架和椅背支架运动时的角度、角速度及角加速度变化,确保了轮椅在进行站立位姿变换时的平稳性。采用复数向量法建立了运动学模型,得到了位姿变换时机构的位置变化和电动推杆的变化量。采用牛顿-欧拉迭代法和力系平衡方程建立了动力学模型,得到了电动推杆的推力变化。通过Adams进行运动学和动力学仿真,验证了理论分析结果的正确性。然后设计了交叉概率和变异概率能自适应变化的遗传算法,以直流电动机的数学模型为控制对象,求解出了PID控制器的参数值。在MATLAB Sim... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

VAHM轮椅1996年西班牙设计出了SIAMO智能轮椅，如图1-2所示

图 1-1 VAHM 轮椅计出了 SIAMO 智能轮椅，如图 1-2 所示添加了多种人机交互方式。除却机械结构分别是传感器部分、运动控制部分、人机时刻轮椅周围的环境状况，为高级控制作方式，在低级控制下只能使用操作杆进行所感知的环境信息由轮椅自动进行控制。括头部控制、呼吸控制等。SIAMO 轮椅指明了方向。

图 1-3 Wheelesley 轮椅设计了能够准确识别环境信息的 MA检测到前面的静态或动态障碍物，然撞。该智能轮椅能在拥挤的人群环境录，可以说具有非常优秀的避障能力时，在向前行进时会首先检测前面可不同的运动反馈，由此来避开障碍物

【参考文献】：
期刊论文
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[6]模糊控制的现状与工程应用关键问题研究[J]. 孙灵芳,董学曼,姜其锋.  化工自动化及仪表. 2016(01)
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博士论文
[1]移动机器人的路径规划与定位技术研究[D]. 张琦.哈尔滨工业大学 2014

硕士论文
[1]室内移动机器人路径规划与定位研究[D]. 陈鸿旭.重庆邮电大学 2016
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[3]基于脊椎障碍的老年人坐椅设计研究[D]. 杨娟.中南林业科技大学 2015
[4]基于多传感器信息融合的智能轮椅避障及运动控制研究[D]. 刘钊.北京工业大学 2015
[5]多功能护理床的创新设计与运动动力研究[D]. 刘方圆.山东理工大学 2015
[6]面向老人的智能轮椅的研究[D]. 王宇.苏州大学 2015
[7]多功能智能轮椅的研究[D]. 雷双双.华南理工大学 2014
[8]电动爬楼梯轮椅平地运动控制器研究[D]. 王昊阳.河北工业大学 2014
[9]改进遗传算法及其在PID控制器参数优化中的应用[D]. 王茂林.吉林大学 2011
[10]移动机器人路径规划及其控制策略的研究[D]. 朱俊.西南大学 2010



本文编号：2967331