一種室內(nèi)輪椅的建模與運動控制.pdf

1、隨著移動機器人技術(shù)的發(fā)展，以及老齡化和后天或者先天殘疾者對輪椅等輔助代步工具的需求的日益增加，研究智能輪椅的任務越來越迫切。本文對兩輪差速驅(qū)動兩輪從動的輪椅載體進行了研究，主要研究了其運動學建模，并根據(jù)輪椅功能需求針對性開發(fā)了針對輪椅的多功能運動控制模式，控制方式包括本地遙桿控制、遠程搖桿或者控制面板控制、路徑規(guī)劃、腳本編輯命令控制等，極大豐富了輪椅的控制方式。在輪椅平臺控制系統(tǒng)的設(shè)計上應用了分布式計算機網(wǎng)絡(luò)通訊模型，有效的減少了系統(tǒng)運

2、行周期，提高了控制系統(tǒng)的精度。本文所做的工作主要如下：
　　（1）闡述了課題研究背景及意義并對智能輪椅的概念及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了介紹；總結(jié)了智能輪椅的研究內(nèi)容并對智能輪椅的發(fā)展趨勢做出了分析。
　?。?）確定了被控對象并對仿射系統(tǒng)及其可控性判斷進行了分析，在此基礎(chǔ)上對研究對象從理論上進行了可控性推導證明；對輪椅運動過程中位姿參數(shù)進行了推導，得到了一種航向角度沒有累積誤差的航位推算公式；確定了輪椅直線與轉(zhuǎn)彎運動的控制策略，解

3、決了室內(nèi)的定位及其運動控制的理論問題。
　?。?）對輪椅控制系統(tǒng)的需求進行了分析，包括功能需求、性能要求及概要設(shè)計；設(shè)計了基于單片機的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和制定了標準的通訊協(xié)議，減少了系統(tǒng)運行時間，提高了系統(tǒng)控制精度。
　?。?）對控制系統(tǒng)采樣周期進行了分析并確定了控制程序運行周期；重點研究了輪椅各個控制方式的程序?qū)崿F(xiàn)，以及輪椅防撞功能（無動態(tài)重規(guī)劃和有路徑動態(tài)重規(guī)劃）的實現(xiàn)。在程序?qū)崿F(xiàn)的基礎(chǔ)上對運動控制程序進行了半物理仿真及實際驗