电动轮椅运动控制系统设计

摘要

电动轮椅是一种以蓄电池为能源、电机驱动的轮椅车。具有省力、操作简便、车速平稳、无污染和低噪音的特点。适于下肢残疾、高位截瘫或偏瘫以及年老体弱者使用，是一种比较理想的移动或代步工具。 目前，国外对电动轮椅的研究已相对比较成熟。他们已开发出各种各样的适合不同用户群体的电动轮椅，并逐渐向智能化的方向发展。现在高性能电动轮椅生产厂家多集中在美国、德国、澳大利亚和西班牙，中国台湾也有电动轮椅生产厂家。然而，国内对电动轮椅的研究技术依然远远落后于国外，绝大多数轮椅厂家都只生产电机和座椅而不生产控制器，基本上都依赖于进口。因此，研究高性能低成本的电动轮椅驱动器，替代进口填补国内技术空白具有重要意义。 作者广泛查阅国内外文献，总结了电动轮椅研究技术，综述了电动轮椅国内外研究现状。开发出了基于TMS320LF2406A DSP数字信号处理器的全数字电动轮椅控制器，分析了轮椅的技术要求，设计了带电流补偿的电压负反馈加负载不平衡补偿的双电机协调控制方案；给出了软硬件结构和单元电路的设计及参数选择方法；分析了操纵杆工作原理给出了轮椅速度和运动方向信息合成计算公式，和提高运行舒适度的S曲线生成策略。文中还提出了基于电压信号检测的功率管及主电路故障检测、定位方法。