全方位运动电动轮椅的系统设计与研制

发布时间：2017-05-09 16:23

  本文关键词：全方位运动电动轮椅的系统设计与研制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着移动机器人技术的发展,代步工具走进寻常百姓家,传统轮椅存在诸多问题,如转弯半径大,上下车危险等。全方位电动轮椅行驶具有更大灵活性,基于Mecanum轮的全方位四轮电动轮椅克服传统轮椅固有缺陷,由于其轮子的固有特性,其转弯半径小,不仅适合在狭窄的空间如室内办公楼,楼宇大厦,家庭内部的协作移动,也适合在开阔的道路上行驶。Mecanum全方位电动轮椅可靠性强,具有非常广阔的应用前景；同时全向电动轮椅也给老人和残疾人提供便利。基于上述出发点本文进行了相关的设计和研制工作： (1)阐述全方位电动轮椅的研究背景和意义,介绍了国内外电动轮椅生产研究现状,对比不同轮子和驱动方式的特点,进而提出了本论文的研究目标和研究内容。 (2)介绍不同全向轮的特点并作比较,根据Mecanum的特点进行进一步分析,提出一种有效的排列方式和不同运动各轮力学分析,针对整车的运行控制进行了研究。 (3)进行机械结构设计的阐述,分析机械底座各部件连接,前后轮的相互独立性,给出了底座的机械设计方案。重点分析下车机构支点平移装置的工作原理,对直线推杆电机进行选型,阐述减震装置的设计、轮椅座椅设计,并给出整车轮椅的外观设计。 (4)对电气系统进行分析和阐述,包括实现电气隔离下的电气系统图,手柄控制模块设计制作,电机驱动模块的设计制作,并进行主控制芯片的选型和电机等的选型。对电动轮椅的软件控制进行分析说明,完成在集成开发环境MPLAB IDE下的程序开发。
【关键词】：Mecanum轮 全方位运动 电动轮椅 运动控制 多电机协调控制
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH789;TP242
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 全方位运动轮椅的研究意义11-12
• 1.2 国内外电动轮椅的研究现状12-15
• 1.3 电动轮椅的功能和驱动方式比较15-17
• 1.3.1 电动轮椅的基本功能15-17
• 1.3.2 驱动方式比较17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 2 电动轮椅的Mecanum轮布局与运动关系19-24
• 2.1 轮子的特性选型比较19-20
• 2.1.1 全向轮的选型19
• 2.1.2 Mecanum轮的特性19-20
• 2.2 Mecanum轮的特性和排列20-23
• 2.3 本章小结23-24
• 3 电动轮椅机械系统的设计24-38
• 3.1 电动轮椅机械底座的设计和制作24-26
• 3.2 减震系统的设计26-29
• 3.3 带离合和刹车的减速器29-30
• 3.4 下车系统的设计30-35
• 3.4.1 轮椅上下车脚踏板30-31
• 3.4.2 下车支点平移装置31-33
• 3.4.3 直线推杆电机的选型33-35
• 3.5 轮椅的座椅设计35-37
• 3.6 本章小结37-38
• 4 电动轮椅电气系统的设计38-62
• 4.1 电气系统总体设计38-41
• 4.1.1 总体设计框架38-39
• 4.1.2 电气连接图39-41
• 4.1.3 主控器与电机驱动器的通讯41
• 4.2 电气驱动模块设计41-48
• 4.2.1 电机选型41-46
• 4.2.2 电机驱动方式选择46-47
• 4.2.3 电池选型47-48
• 4.3 电机驱动板的设计48-55
• 4.3.1 直流电机控制的基本原理48-50
• 4.3.2 主控芯片选择50
• 4.3.3 全向电动轮椅的电机驱动模块设计50-51
• 4.3.4 电机驱动电路硬件设计51-54
• 4.3.5 电机驱动电路软件设计54-55
• 4.4 电机控制板的设计55-61
• 4.4.1 手柄控制板硬件设计56-59
• 4.4.2 手柄控制板软件设计59-61
• 4.5 轮椅性能指标61
• 4.6 本章小结61-62
• 5 总结与展望62-64
• 5.1 全文总结62
• 5.2 不足和展望62-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士期间发表论文67
• 攻读硕士学位期间参与科研项目67-68
• 附录：68-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈立东;刘胜韬;郑俊玲;李国f ;石磊;马淑英;王懂;;一种多功能电液动轮椅的设计[J];北京联合大学学报(自然科学版);2010年01期

2 田志宏;曹建光;刘秀红;;超声波传感器在电动轮椅车上的应用研究[J];传感技术学报;2007年03期

3 王晓旭;杨振强;张涛;;基于ATmega48的电动轮椅主从控制系统设计[J];电机技术;2010年04期

4 杜宇,吴燮华;电动轮椅控制器的设计与实现[J];电力电子技术;2004年01期

5 杨先碧;;电动智能轮椅[J];发明与创新(综合版);2007年04期

6 尹飞;孙浩行;崔浩林;;电动推杆改变船闸手刹车制动模式[J];科技创新与应用;2013年20期

7 陈淑艳;陈文家;;履带式移动机器人研究综述[J];机电工程;2007年12期

8 李啸,张洪钺,李骥;基于模糊PID的轮式移动机器人轨迹控制[J];机器人技术与应用;2002年05期

9 龚建伟,陆际联,黄文宇;轮式移动机器人航向跟踪预估控制算法[J];机器人;2001年03期

10 陈丽,王越超,李斌;蛇形机器人研究现况与进展[J];机器人;2002年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王一治;适于楼宇环境的全方位移动技术研究[D];上海大学;2010年

  本文关键词：全方位运动电动轮椅的系统设计与研制，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：352854