爬楼梯轮椅前腿机构控制系统研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：201321203012河北工业大学硕士学位论文爬楼梯轮椅前腿机构控制系统研究论文作者：韩娟娟学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：仪器科学与技术指导教师：曹东兴职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金No.51275152.DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofInstrumentScienceandTechnologyRESEARCHONTHECONTROLSYSTEMOFSTAIR-CLIMBINGWHEELCHAIRFORE

2、LEGMECHANISMbyHanJuanjuanSupervisor:Prof.CaoDongxingMarch2016ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.51275152.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创

3、性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着社会的发展和科技的不断进步，老年人与残疾人士对行动自由的需求越来越大，而智能轮椅的出现，为提高老年人以及残障

4、人士的生活质量，具有十分重要的现实意义。本文主要研究轮腿复合式智能轮椅前腿机构的控制系统设计。当轮椅在上下楼梯或者跨越障碍时，需要前腿机构进行位姿调节，提高轮椅的环境适应能力。前腿机构是实现轮椅可靠运行的有力保障，所以，对智能爬楼梯轮椅前腿机构控制系统设计是十分有必要的。首先，通过对智能爬楼梯轮椅前腿机构的功能要求和运动轨迹分析研究，完成基于PIC16F877A单片机的前腿机构控制系统设计总体方案。其次，对该控制器的各功能模块进行了软硬件设计，利用多传感器进行数据采集，建立步进电机驱动系统模型，完成了基于继电器控制模式下位姿调节机构驱动系统的设计，并对升降机构自

5、平衡的模糊控制技术进行研究。为了实现人机交互功能，设计了基于VC软件创建的人机交互对话框，实现了PIC单片机与PC机的串口通信技术。同时因硬件电路设计需要，完成了继电器板和控制核心电路板的制作。最后，通过MATLAB仿真和初步实物调试，完成实验结果的展示与分析，验证了该控制系统性能良好，实现了本课题的预期目标。关键字：智能轮椅，前腿机构，PIC单片机，多传感器，模糊控制IABSTRACTWiththesocialdevelopmentandtechnologyprogress,theneedoftheelderlyandthepeoplewithdisabili

6、tiesforfreedomofmovementisgrowing.Theappearanceofintelligentwheelchairhasveryimportantandpracticalsignificanceforimprovingthequalityoflifeoftheelderlyandthedisabled.Thispapermainlystudiedthecontrolsystemdesignoftheforelegofthewheel-leggedintegratedintelligentwheelchair.Whenthewheelch

7、airupanddownstairsorcrossesovertheobstacles,ithastoadjusttheposeoftheforelegstoimproveitsabilitytoadapttotheenvironment.Theforelegisastrongguaranteeforachievingthereliableoperationofthewheelchair,soitisverynecessarytodesignthecontrolsystemofintelligentwheelchairforeleg.Firstly,byanal

8、yzingtherequ