基于DSP的爬楼轮椅底盘感知系统研究
发布时间：2021-10-05 13:02
目前中国已进入老龄化社会,并且残疾人数量也在逐年增加,由于老年人和残疾人行动不便,轮椅就成为他们有效的代步工具。随着各国对爬楼轮椅不断深入的研究,先后设计出了各具特色的机构,但是现有的电动爬楼梯轮椅存在着一些缺陷,主要体现在结构单一,应用场合不够广泛,在爬楼越障时操纵复杂且不平稳。底盘机构是轮椅平稳安全地上下楼梯的主要辅助机构,为了使底盘机构能够更加准确无误并且稳定地辅助轮椅的前腿机构完成爬楼动作,需要为其安装检测楼梯周围环境信息的感知系统。所以,本课题主要围绕爬楼轮椅的底盘感知系统进行研究。首先,通过分析底盘机构在轮椅爬楼过程中的运动状态,确定底盘感知系统的控制参数,进而对环境检测装置中多个传感器的安装位置进行合理布置。根据轮椅完成爬楼动作对各个功能模块的控制要求,完成基于TMS320F2812 DSP的底盘感知系统总体方案的设计。其次,对底盘感知系统的各个功能模块进行软硬件设计。其中包括传感器检测模块:检测底盘距台阶踢面和踏面距离的超声波传感器和红外线传感器,以及检测底盘倾角和侧翻角的角度传感器;驱动模块:减速步进电机以及离合器。这些模块主要使用了DSP的AD模块、EV事件管理器模...
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
法国VAHM项目一代
基于 DSP 的爬楼轮椅底盘感知系统研究.2 爬楼轮椅的国内外研究现状1986 年，英国开始全球第一辆智能轮椅的研发[10]。自此之后，许多国家和机构大了对智能爬楼轮椅的研究力度，研制出了很多不同特色的爬楼轮椅。下面介绍爬楼轮椅的研究现状。1989 年，法国开始研究 VAHM 项目[11-12]。在第一个研发阶段中的轮椅如图 1.1，主要是利用超声波传感器检测周围的环境信息，人机界面的显示也可以方便人观地了解轮椅的运行状态，但是功能还比较单一。在第二个研发阶段，如图 1.2，轮椅增加了避障、跟踪目标、沿墙走等功能，这些导航功能模块主要也是依靠感知系统中多个传感器对轮椅周围环境的检测而实现的。
图 1.3 西班牙 STAMO 项目 图 1.4 智能轮椅 WHEELESLEY1998 年，德国乌尔姆大学研制的智能轮椅 MAID 在实地现场测试[17-18]，如图，能够自动识别前方的障碍物和行人，当遇到障碍物时进行避让绕行；当识行人时可以语音提示行人进行避让。并且当轮椅处于宽阔和狭窄不同的区域换不同的导航功能，提高了运行的准确率。轮椅 MAID 对障碍物、行人和宽识别，都是基于多传感器组成的环境感知系统对周围区域的检测而实现的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]从新国情到新国策:积极应对人口老龄化的战略思考[J]. 陆杰华,郭冉. 国家行政学院学报. 2016(05)
[2]我国老年残疾人口发展趋势预测及养老服务研究[J]. 徐宏,郝涛,郝祥如. 海南大学学报(人文社会科学版). 2015(05)
[3]基于陀螺仪与加速度计的二轮自平衡控制系统设计[J]. 孟腾,章政. 传感器与微系统. 2014(10)
[4]基于最小二乘法的曲线拟合及其在Matlab中的应用[J]. 徐亦唐. 电子世界. 2013(10)
[5]一种改进的中值滤波方法[J]. 袁勇,张固澜. 成都理工大学学报(自然科学版). 2013(02)
[6]具有温度补偿功能的超声波测距系统设计[J]. 兰羽. 电子测量技术. 2013(02)
[7]基于最小二乘法的曲线拟合研究[J]. 陈良波,郑亚青. 无锡职业技术学院学报. 2012(05)
[8]基于MEMS陀螺仪和加速度计的动态倾角传感器[J]. 张杰. 机械设计与制造. 2012(09)
[9]MEMS陀螺仪零位误差分析与处理[J]. 陈旭光,杨平,陈意. 传感技术学报. 2012(05)
[10]一种新型的二维PID模糊控制器[J]. 李庆春,沈德耀. 控制工程. 2011(04)
硕士论文
[1]智能轮椅检测与控制系统设计[D]. 吴雪堂.沈阳工业大学 2016
[2]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
[3]多功能智能轮椅的研究[D]. 雷双双.华南理工大学 2014
[4]室内智能轮椅自动避障系统研究[D]. 周晶.南京师范大学 2014
[5]轮腿式爬楼轮椅越障和过沟过程的运动仿真[D]. 孙志坤.河北工业大学 2014
[6]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
[7]轮腿式轮椅上下一二阶台阶运动仿真[D]. 雷丽竹.河北工业大学 2014
[8]轮椅机器人的设计及运动控制研究[D]. 袁磊.南昌航空大学 2013
[9]室内智能轮椅控制系统研究[D]. 苏婷.南京师范大学 2013
[10]轮腿式轮椅传动系统设计与爬楼过程仿真[D]. 吕龙飞.河北工业大学 2013
本文编号：3419794
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
法国VAHM项目一代
基于 DSP 的爬楼轮椅底盘感知系统研究.2 爬楼轮椅的国内外研究现状1986 年，英国开始全球第一辆智能轮椅的研发[10]。自此之后，许多国家和机构大了对智能爬楼轮椅的研究力度，研制出了很多不同特色的爬楼轮椅。下面介绍爬楼轮椅的研究现状。1989 年，法国开始研究 VAHM 项目[11-12]。在第一个研发阶段中的轮椅如图 1.1，主要是利用超声波传感器检测周围的环境信息，人机界面的显示也可以方便人观地了解轮椅的运行状态，但是功能还比较单一。在第二个研发阶段，如图 1.2，轮椅增加了避障、跟踪目标、沿墙走等功能，这些导航功能模块主要也是依靠感知系统中多个传感器对轮椅周围环境的检测而实现的。
图 1.3 西班牙 STAMO 项目 图 1.4 智能轮椅 WHEELESLEY1998 年，德国乌尔姆大学研制的智能轮椅 MAID 在实地现场测试[17-18]，如图，能够自动识别前方的障碍物和行人，当遇到障碍物时进行避让绕行；当识行人时可以语音提示行人进行避让。并且当轮椅处于宽阔和狭窄不同的区域换不同的导航功能，提高了运行的准确率。轮椅 MAID 对障碍物、行人和宽识别，都是基于多传感器组成的环境感知系统对周围区域的检测而实现的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]从新国情到新国策:积极应对人口老龄化的战略思考[J]. 陆杰华,郭冉. 国家行政学院学报. 2016(05)
[2]我国老年残疾人口发展趋势预测及养老服务研究[J]. 徐宏,郝涛,郝祥如. 海南大学学报(人文社会科学版). 2015(05)
[3]基于陀螺仪与加速度计的二轮自平衡控制系统设计[J]. 孟腾,章政. 传感器与微系统. 2014(10)
[4]基于最小二乘法的曲线拟合及其在Matlab中的应用[J]. 徐亦唐. 电子世界. 2013(10)
[5]一种改进的中值滤波方法[J]. 袁勇,张固澜. 成都理工大学学报(自然科学版). 2013(02)
[6]具有温度补偿功能的超声波测距系统设计[J]. 兰羽. 电子测量技术. 2013(02)
[7]基于最小二乘法的曲线拟合研究[J]. 陈良波,郑亚青. 无锡职业技术学院学报. 2012(05)
[8]基于MEMS陀螺仪和加速度计的动态倾角传感器[J]. 张杰. 机械设计与制造. 2012(09)
[9]MEMS陀螺仪零位误差分析与处理[J]. 陈旭光,杨平,陈意. 传感技术学报. 2012(05)
[10]一种新型的二维PID模糊控制器[J]. 李庆春,沈德耀. 控制工程. 2011(04)
硕士论文
[1]智能轮椅检测与控制系统设计[D]. 吴雪堂.沈阳工业大学 2016
[2]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
[3]多功能智能轮椅的研究[D]. 雷双双.华南理工大学 2014
[4]室内智能轮椅自动避障系统研究[D]. 周晶.南京师范大学 2014
[5]轮腿式爬楼轮椅越障和过沟过程的运动仿真[D]. 孙志坤.河北工业大学 2014
[6]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
[7]轮腿式轮椅上下一二阶台阶运动仿真[D]. 雷丽竹.河北工业大学 2014
[8]轮椅机器人的设计及运动控制研究[D]. 袁磊.南昌航空大学 2013
[9]室内智能轮椅控制系统研究[D]. 苏婷.南京师范大学 2013
[10]轮腿式轮椅传动系统设计与爬楼过程仿真[D]. 吕龙飞.河北工业大学 2013
本文编号：3419794
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