爬楼梯轮椅前腿机构控制系统研究

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。

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