载人爬楼梯轮椅控制系统研究

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1、中图分类号：TP242.3论文编号：HBLH2015-293UDC：密级：公开硕士学位论文载人爬楼梯轮椅控制系统研究作者姓名：张翰明学科名称：机械工程研究方向：机构学与机械动力学学习单位：河北联合大学学习时间:2.5年申请学位类别：工程硕士提交日期:2014年12月4日导师姓名：李占贤教授单位：河北联合大学机械工程学院王有义高工单位：唐山任氏水泥设备股份有限公司论文评阅人：丁奇志副教授单位：河北联合大学李书明教授单位：中国民航大学论文答辩日期：2015年3月1日答辩委员会主席：王兆申研究员关键词：爬楼梯机器人；运动控制卡；运动仿真；运动轨迹规划唐山河北联合大学2015年

2、3月TheResearchofControlSystemonMannedClimbing-StairsWheelchairDissertationSubmittedtoHebeiUnitedUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofEngineeringbyZhangHanming(MechanicalEngineering)ProfessorLiZhanxianSupervisor:WangYouyiMarch,2015独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下

3、进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河北联合大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解河北联合大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。作者和导师同意

4、论文公开及网上交流的时间：□自授予学位之日起□自年月日起作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要摘要楼梯的诞生缓解了建筑用地日益紧张的压力，提高了人们对空间的利用率。然而，多数六、七层高的居民楼往往不安装电梯，在这种情况下，对于需要乘坐轮椅的老年人和残疾人来说，上下楼梯成为他们面临的巨大障碍。同时，楼梯也给急救病人运送过程带来不便，抢救病人需要争分夺秒，运送过程时间越长，留给医生的抢救时间就越短。课题研究目的在于设计一套控制系统，包括硬件电路设计、运动算法实现和软件编程，这套轮椅装置可以在由人辅助的情况下实现爬楼梯的功能。从实际情况考虑，这种轮椅要求控制

5、系统安全可靠、操作简便、控制装置轻便从而减轻轮椅运行负担。针对上述情况，采用PMAC（ProgrammableMulti-AxisController）多轴运动控制卡作为控制器，这种控制器是一块具有独立存储、运算和操作能力的板卡，可以通过运行存储在内部的程序进行单独操作，从而减少使用工控机所占据的大量空间，使用其搭建开放式控制系统，具有很好地通用性。将这套控制器与无刷直流伺服电机、伺服驱动器等部件相连接，由伺服电机的旋转运动带动执行机构运行，从而搭建出一套闭环控制系统。论文详细阐述了控制系统的硬件选型和硬件系统搭建，并着重对系统的控制算法实现做出分析，根据相应控制算法编

6、写运动程序，实现了系统的运动控制、动态检测和闭环控制等功能，使操作系统整体满足运行安全可靠、操作简便、控制装置轻便等性能要求。图44幅；表6个；参52篇。关键词：爬楼梯机器人；运动控制卡；运动仿真；运动轨迹规划分类号：TP242.3-I-河北联合大学硕士学位论文AbstractThebirthofstairshaveeasedthepressurethatbuildinglandisbecomingtenseandhavedevelopedpeople’sutilizationofspace.However,underthecircumstancethatmostsix

7、orsevenstoriesresidentialbuildingswerenotinstalledelevators,walkingupanddownstairshasbecomeabigbarriertooldpeopleandthedisabledwhoneedtomovebywheelchair.Atthesametime,stairsalsobringinconveniencetotheprocessoftransportingemergencypatients.Rescuingpatientsneedtomakefulluse