脑控智能轮椅控制系统

脑控智能轮椅控制系统

摘要：为身体高度瘫痪的残疾人士能够自由移动，提出了一种基于脑机接口实验平台BCI2000的自发想象控制轮椅的新方法。该控制系统主要由Emotiv脑电采集装置、一台笔记本电脑、一个单片机控制器组成，对采集的信号进行时频特征分析，并利用改进的感知器算法对信号进行分类。利用提示被试者想象左右手运动的脑电信号特征，实现对轮椅的左转和右转的控制，对今后进一步研究轮椅的精确控制系统具有重要的指导意义。

关键词： Emotiv；BCI2000；脑控；智能轮椅

脑-机接口BCI(Brain-Computer Interface)是一种利用脑部神经发出的信息与计算机或其他外部设备通信的系统[1]。基于头皮的脑电信号可以反映大脑的不同状态，且记录简单、无创，能够实时地进行信号的提取和分类，在目前脑-机接口研究中是最多的[2]。

传统的轮椅人机交互由声音、摇杆和按键等实现。然而对于高位瘫痪不具备语言能力的人来说，通过BCI这种技术可以很好地帮助他们实现意念控制外部设备的愿望。目前随着BCI 技术的发展，实现大脑控制外部设备变得越来越有可能。在国外，Farwell等人就利用脑电信号中的P300开发了虚拟打字机，可以实现意念控制文字的输入[3]。同时，在现有脑电控制的智能轮椅系统中，可以利用闭眼放松的脑电信号的Alpa波和左右手运动想象脑电信号的Beta波来实现对轮椅的控制[4]。而脑电信号很微弱且易受外部环境的干扰[5]，其处理的算法也非常复杂。对于利用脑电信号进行控制的系统，处理脑电的步骤一般包括信号的滤波、特征提取、信号分类和转换。脑电特征提取方法主要有小波(包)分析、功率谱法和共空间模型等。而脑电信号的分类方法中最主要的包括线性判别法、支持向量机法和人工神经网络等[6]。

由于脑机接口的研究很复杂，许多处理算法也只是处于离线的理论研究阶段，实际操作的可靠性也有待提高。本文主要研究了脑电数据的离线处理方法，运用AR模型估计方法验证了想象数据的可分离性，然后使用感知器算法对信号的特征进行分类，并基于BCI2000平台将其转换为控制信号，达到了控制外部轮椅设备的目的。该操作平台的优点是：不利用人体的肢体动作就可以实现对轮椅运动方向的控制，成本较低，为行动有障碍的残疾人士提供了一个自由的控制平台，对今后进一步实现轮椅的集成控制有重要意义。

1 BCI2000试验平台

BCI2000是一种能描述任意BCI系统的模型，该模型由4个相互联系的功能模块构成：数据获取模块（数据的采集和存储）、信号处理模块、用户应用程序模块、操作员模块，。这4个模块各自分离，并通过TCP/IP协议进行相互通信[7]。

在BCI2000系统运行过程中，每次数据获取模块获得一组脑电数据后，就发送给信号处理模块，在此对脑电数据进行信号的特征提取和模式分类，并将分类的结果转化为控制命令发送给用户应用模块。每个模块各自实现自己的功能，它们之间的通信协议不受信号的通道数和采样率、信号处理的复杂度和所需要控制的外部设备等因素的限制[7]。

2 脑电信号分析

2.1 特征分析

在想象运动中Mu节律的能量高低及分布可用于对数据进行分类，并且可以通过训练用户控制Mu节律的能量高低和分布状况来实现对外部设备的控制[8]。本设计利用Mu节律的能量幅值变化来研究人脑下达不同运动意识指令时EEG的表现特征，并且将时域特征与频域特征结合作为时频特征。实验中，利用刺激界面使被试者进行左右手运动的想象动作，从提示到结束的时间为9 s，同时记录下被试者的脑电数据，将通过电脑采集的脑电数据存储到计算机内。最后利用MATLAB进行数据分析，提取脑电数据的特征向量。

Mu节律处于(8～12)Hz频带，由于Mu节律在运动皮层区域记录，与人体运动功能紧密相关[9]，选取5阶带通椭圆滤波器对实验数据进行(8～12)Hz带通滤波，滤波后想象左手运动的两个通道的波形。

同时采用Burg算法对原始脑电信号进行AR模型谱估计。经过试验发现，选取阶次为10能使得预测误差功率最小，得到的分类效果较为理想。图3为脑电数据在基于Burg算法下的AR模型谱估计图。

经过了时域和频域分析后，将时域特征和频域特征结合起来，组成时频联合特征作为分类特征向量，用于后续的分类研究。

2.2 信号分类

采用改进的线性感知器准则作为训练分类器准则，使得平均分类准确率达到 77.1%，分类效果良好。另外，在探索最佳分类特征时间段的过程中，采用类似于在线分析的方法，易于知道在在线分类时(如以1.5 s为时间段进行顺移的在线分类时)什么时候进行分类检测效果最好，为实现在线分类提供良好的参考。

利用感知器算法对样本特征进行分类，基本算法如下：

(1)设各个权矢量的初值为0，即w1=w2=…=wM=0，M为分类数。

(2)第k次输入一个样本X(k)，计算第k次迭代计算的结果为：

循环执行第(2)步，直到输入所有的样本权重都不需要修正为止[10]。

3 控制系统的组成及构架

脑控智能轮椅的控制系统主要由脑电采集装置、运行于电脑的BCI2000软件平台、蓝牙输出、电机控制等部分组成。该控制系统的结构图。

3.1 EEG信号采集和处理

脑电信号采集使用Emotive采集装置，采样率为128 Hz，电极按照国际10-20标准电极安放法安放。电极位置。

分别采集运动想象的脑电数据，进一步得到特征所在通道，想象右手时在FC6上有明显变化，同理从采集的波形及后面的离线分析中选择FC5和FC6作为分析通道。同时眨眼信号由F7通道采集。其中“CMS”和“DRL”是参考电极。

由Emotiv设备采集的信号为头皮的原始脑电信号，同时将信号进行放大和数字化，得到数字化的EEG信号。BCI2000脑机接口平台具备数据采集模块，此时使该平台能够收集到Emotiv脑电采集装置的信号，完成配置工作将系统顺利调通。Emotiv.exe应用程序读取采集软件Emotiv的脑电采集信号，链接成功后的采集界面。

StimulusPresentation.exe应用程序会显示所设计的刺激界面，，提示使用者进行左右手的运动想象。采集器的参数设置如表1所示。

选择通道FC5、FC6通道进行信号处理。利用MATLAB编写信号处理程序，获得感觉运动节律参数，利用已验证的算法进行特征的提取和分类，同时转换为相应的控制指令。

3．2 外部接口程序

BCI2000的外部程序接口(AppConnector)提供了BCI2000与运行在同一计算机或局域网

内其他不同计算机上的外部程序进行双向数据交换的通道[7]。通过外部程序接口，外部应用程序可以读/写BCI2000的状态向量和控制信息。BCI2000从ConnectorInputAddress参数指定的本地IP socket上读取AppConnector信息，并把信息写进ConnectorOutputAddress参数指定的socket上，socket由一个地址/端口组合来指定，地址与端口之间用冒号来指定，实验设定为localhost：20230。

利用AppConnector接口来控制外部设备意味着外部设备必须在BCI2000之外完成，相应的参数不随数据文件一起存储。建立外部应用程序，此程序基于MFC创建，首先创建一个UDP socket，通过读取ResultCode状态来获取分类结果，通过设置端口来监听所设置的UDP端口的信息，读取由SignalProcessing计算得到的控制信号。所以创建基于MFC的UDP监听程序时，将监听到的控制信息利用SerialPort类转换为USB输出。转换程序如下：

void CIPDlg::OnSend()

{

//TODO：Add your control notification handler code here

if(!m_bOpenPort) return;

//检查串口是否打开，如果没打开，则退出

m_Port.WriteToPort((LPCTSTR)getbate);//发送数据

}

在此，USB输出连接蓝牙通信模块，把控制信息以蓝牙的形式输出到轮椅电机的控制模块处。当把基于蓝牙传输的USB口插进电脑时，所创建的wheelchair control interface 软件会自动识别串口，联通传输信号。此时，只需把电脑放在轮椅附近处，就可以让使用者在不携带电脑的情况下，达到控制轮椅运动的目的。上位机。

3.3 硬件电路实现

控制信号经过蓝牙传输模块给控制板，控制板接收到控制信号，继而驱动电机控制模块控制电机转动，实现控制轮椅的运动。考虑对芯片性能的要求和实际的接口应用，选择STM32F103单片机作为主控芯片。STM32F103有专门为电机控制而设定的高级定时器，带有6个死区时间可编程的PWM输出通道，同时其带有的紧急制动可以在异常情况出现时强迫PWM 信号输出保持在一个预定好的安全状态，在具备高性能表现的同时保持了低功耗特性[11]。控制器部分电路图。

模块由MCU(STM32F103)、蓝牙接收模块、LED显示三大部分组成，主要工作原理为：蓝牙模块接收电脑USB输出的脑电信号，传至MCU进行信号的识别，进而控制电机的运转，达到控制轮椅方向的目的。由于电动轮椅使用蓄电池供电，实验中利用蓄电池给控制板供电，电源转换电路。

4 结果分析

本文利用BCI2000开源软件，连接Emotiv脑电采集装置，对智能轮椅的控制系统进行了硬件和软件的设计，实现了意念控制轮椅的目的。通过实验结果可以得到，在利用BCI2000的基础上，结合MFC程序，把脑电信号的采集、识别、分类和传输等功能合成为一个平台，有助于简化硬件电路的复杂性。这样可以降低硬件处理的复杂度，同时降低了系统的成本，具有较高的应用价值。

随着脑-机接口技术的不断发展，研究者开发的各种开源的软件平台，可以方便使用者直接使用现有的处理工具，为脑-机接口的研究提供了便利，并进一步促进了该技术的发展。本文基于开源软件BCI2000搭建的脑-机接口系统实现了实验参数的设计和算法的加载，并实现

使用该平台与利用MFC编程的软件相互通信的功能，同时控制信号与控制模块通过蓝牙通信，实现了脑电信号便捷地控制电动轮椅运动的目标。

脑控智能轮椅控制系统

脑控智能轮椅控制系统 摘要：为身体高度瘫痪的残疾人士能够自由移动，提出了一种基于脑机接口实验平台BCI2000的自发想象控制轮椅的新方法。该控制系统主要由Emotiv脑电采集装置、一台笔记本电脑、一个单片机控制器组成，对采集的信号进行时频特征分析，并利用改进的感知器算法对信号进行分类。利用提示被试者想象左右手运动的脑电信号特征，实现对轮椅的左转和右转的控制，对今后进一步研究轮椅的精确控制系统具有重要的指导意义。 关键词： Emotiv；BCI2000；脑控；智能轮椅 脑-机接口BCI(Brain-Computer Interface)是一种利用脑部神经发出的信息与计算机或其他外部设备通信的系统[1]。基于头皮的脑电信号可以反映大脑的不同状态，且记录简单、无创，能够实时地进行信号的提取和分类，在目前脑-机接口研究中是最多的[2]。 传统的轮椅人机交互由声音、摇杆和按键等实现。然而对于高位瘫痪不具备语言能力的人来说，通过BCI这种技术可以很好地帮助他们实现意念控制外部设备的愿望。目前随着BCI 技术的发展，实现大脑控制外部设备变得越来越有可能。在国外，Farwell等人就利用脑电信号中的P300开发了虚拟打字机，可以实现意念控制文字的输入[3]。同时，在现有脑电控制的智能轮椅系统中，可以利用闭眼放松的脑电信号的Alpa波和左右手运动想象脑电信号的Beta波来实现对轮椅的控制[4]。而脑电信号很微弱且易受外部环境的干扰[5]，其处理的算法也非常复杂。对于利用脑电信号进行控制的系统，处理脑电的步骤一般包括信号的滤波、特征提取、信号分类和转换。脑电特征提取方法主要有小波(包)分析、功率谱法和共空间模型等。而脑电信号的分类方法中最主要的包括线性判别法、支持向量机法和人工神经网络等[6]。 由于脑机接口的研究很复杂，许多处理算法也只是处于离线的理论研究阶段，实际操作的可靠性也有待提高。本文主要研究了脑电数据的离线处理方法，运用AR模型估计方法验证了想象数据的可分离性，然后使用感知器算法对信号的特征进行分类，并基于BCI2000平台将其转换为控制信号，达到了控制外部轮椅设备的目的。该操作平台的优点是：不利用人体的肢体动作就可以实现对轮椅运动方向的控制，成本较低，为行动有障碍的残疾人士提供了一个自由的控制平台，对今后进一步实现轮椅的集成控制有重要意义。 1 BCI2000试验平台 BCI2000是一种能描述任意BCI系统的模型，该模型由4个相互联系的功能模块构成：数据获取模块（数据的采集和存储）、信号处理模块、用户应用程序模块、操作员模块，。这4个模块各自分离，并通过TCP/IP协议进行相互通信[7]。 在BCI2000系统运行过程中，每次数据获取模块获得一组脑电数据后，就发送给信号处理模块，在此对脑电数据进行信号的特征提取和模式分类，并将分类的结果转化为控制命令发送给用户应用模块。每个模块各自实现自己的功能，它们之间的通信协议不受信号的通道数和采样率、信号处理的复杂度和所需要控制的外部设备等因素的限制[7]。 2 脑电信号分析 2.1 特征分析 在想象运动中Mu节律的能量高低及分布可用于对数据进行分类，并且可以通过训练用户控制Mu节律的能量高低和分布状况来实现对外部设备的控制[8]。本设计利用Mu节律的能量幅值变化来研究人脑下达不同运动意识指令时EEG的表现特征，并且将时域特征与频域特征结合作为时频特征。实验中，利用刺激界面使被试者进行左右手运动的想象动作，从提示到结束的时间为9 s，同时记录下被试者的脑电数据，将通过电脑采集的脑电数据存储到计算机内。最后利用MATLAB进行数据分析，提取脑电数据的特征向量。

智能轮椅开题报告

毕业设计 开题报告 课题名称智能轮椅的设计（机械部分） 院系机电与自动化学院 专业班机电1201 姓名胡天华 评分 指导教师李奕

武昌首义学院 武昌首义学院本科生毕业设计开题报告

置最适合自己的轮椅，于此同时模块化也可以降低生产成本，提高了智能轮椅的性价比。 随着人工智能，模式识别，图像处理，计算机技术和传感器技术的发展，智能轮椅的功能将更为完善丰富，也将真正进入老年人和残疾人的生活。 综上所述，国外在爬楼梯装置方面的研究已经有一百多年的历史了，研究出来的种类多，有一些已经可以实现市场化，取得了很大的成果。但是，他们研究出来的产品大多是结构复杂，价格昂贵，有许多产品价格在十几万以上，这对于中国的普通老百姓来说可望而不可及。国内的研究相对来说比较晚，虽然也诞生了很多专利，但由于受到体积，重量，稳定性及安全性的限制，还没有产品真正的投入使用。从国内外爬楼梯装置的特点可以看出，爬楼梯轮椅装置发展至今除了轨道式爬楼梯装之外，大多数爬楼梯轮椅装置的自主性都不高，仍然需要在旁人的协助下实现上下楼运动。而且存在许多问题值得深入研究。由此可见，为了解决轮椅使用受限的难题，同时还要考虑我国的国情，考虑到使用者的经济承受能力，研究一种价格低廉，功能多样的爬楼轮椅势在必行。 目前，市场上爬楼梯轮椅多种多样，种类繁多。但是比较优秀，实用，价格低廉的爬楼梯轮椅少之又少。目前，最为先进的爬楼轮椅为美国的iBOT。由美国著名发明家迪恩·卡门发明的爬山轮椅iBOT3000独立机动系统（以下简称iBOT）是目前为止世 图1美国 iBOT 界上最为先进的具有上下楼梯功能的全自动轮椅。其外形如图1.1所示。 从外表看上去，iBOT与普通轮椅不大一样；它有6个轮子，前面一对为直径10厘

人工智能》在生活中的应用论文

人工智能论文 题目：人工智能在生活中的应用 班级： 090615 学号： 姓名： 指导老师：王全 计算机科学与技术系 2011年12月26日 人工智能论文评定表 题目人工智能在生活中的应用 学生姓名陈芳青学号 090615 指导教师评语及成绩

成绩：教师签名：年月日 西安工业大学 任务书 2011—2012学年第一学期 专业：计算机科学与技术学号：姓名： 论文名称：人工智能论文 论文题目：人工智能在生活中的应用 完成期限：自 2011 年 12 月 4 日至 2011 年 12 月 26 日共 3 周论文主要内容及要求： 主要内容： 1.人工智能是什么； 2.交通：智能系统实现安全畅通； 3.农业：专家系统会诊作物生长； 4.医学：机器代替专家看病； 5.家居：个性化的生活方式；

6.未来：智能实现“心想事成。” 要求： 1.做好前期的调查分析，确定主题，收集相关材料； 2.论文主题明确，内涵丰富； 3.论文以书面形式提交。 指导教师（签字）： 批准日期：年月日 摘要 人工智能就是运用知识来解决问题，研究人的方法和技术，模仿、延伸和扩展人的智能，从而实现机器智能，使计算机也具有人类听、说、读、写、思考、学习、适应环境变化、解决各种实际问题的能力。 关键词：专家系统；机器学习；智能交通系统ITS 目录 引言 (1) 1.人工智能是什么 (1) 2.交通：智能系统实现安全畅通 (1) 3.农业：专家系统会诊作物生长 (2) 4.医学：机器代替专家看病 (3) 5.家居：个性化的生活方式 (3) 6.未来：智能实现“心想事成” (4) 总结 (5) 参考文献 (6)

智能轮椅控制系统研究

Computer Science and Application 计算机科学与应用, 2019, 9(6), 1216-1222 Published Online June 2019 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/4d10721526.html,/journal/csa https://https://www.wendangku.net/doc/4d10721526.html,/10.12677/csa.2019.96136 Research on Intelligent Wheelchair Control System Tianping Zhang1,2, Yijian Gong1 1School of Information Engineering, Wuchang Institute of Technology, Wuhan Hubei 2School of Logistics Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan Hubei Received: Jun. 10th, 2019; accepted: Jun. 21st, 2019; published: Jun. 28th, 2019 Abstract Wheelchairs, as an important means of transportation, play an important role in daily life for people with mobility disabilities, including the elderly or the disabled. How to design a better in-telligent wheelchair, effective wheelchair control scheme and interactive operation mode is of great significance to provide more efficient and safer travel services for people with mobility dis-abilities. This paper studies the wheelchair control structure, wheelchair control mode, wheel-chair status monitoring, and provides an effective basis for caring for the elderly. Keywords Intelligent Control, Intelligent Alarm, Safety Monitoring 智能轮椅控制系统研究 张天平1,2，龚义建1 1武昌工学院信息工程学院，湖北武汉 2武汉理工大学物流工程学院，湖北武汉 收稿日期：2019年6月10日；录用日期：2019年6月21日；发布日期：2019年6月28日 摘要 对于包括老年人或者残疾人在内的行动不便人群，轮椅作为重要代步工具，在日常生活中扮演着重要的角色。如何设计出更好的智能轮椅，以及有效的轮椅控制方案和交互操作方式，为行动不便人群提供更加高效、更加安全的出行服务具有十分重要的意义。本文研究了轮椅控制结构、轮椅控制模式、轮椅状

可站立式电动轮椅机构设计及运动学仿真

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可站立式电动轮椅机构设计及运动学仿真 作者：任怡， 张峻霞， 薛强， 胡军， REN Yi， ZHANG Jun-xia， XUE Qiang， HU Jun 作者单位：天津科技大学,机械工程学院,天津,300222 刊名： 机械设计 英文刊名：JOURNAL OF MACHINE DESIGN 年，卷(期)：2009，26(3) 被引用次数：0次 参考文献(4条) 1.张锡玉轮椅舒适性研究及脑瘫患者专用轮椅的设计 2006 2.刘云.王艾伦一种新型可卧立电动轮椅的研制与设计[期刊论文]-机械与电子 2007(10) 3.国家质量技术监督局GB 10000-1988.中国成年人人体尺寸国家标准 4.丁玉兰人机工程学 2005 相似文献(1条) 1.期刊论文赵亮专利侵权屡忍耐维权无获心难平——访中国站立式电动代步车专利持有人谢寿椿-中国发明与专 利2010(6) 谢寿椿,1935年生于浙江杭州.20世纪50年代毕业于清华大学,高级工程师,一生从事机械制造和汽车、摩托车设计、运用及维修的教学科研中在我国工业设计行业尤为知名.曾18此获得省部级嘉奖,连续两届当选兰州市安宁区人大代表.退休后,仍被业界多家中外知名企业竞相争聘.向来爱好机械设计的谢寿椿,闲暇中研发的新型电动代步车、电动轮椅、电动跑车等.已取得国家知识产权局颁发的四个中国实用新型专利及美国专利与商标局(USPTO)颁发的美国发明专利证书(US7.192.040B2). 本文链接：https://www.wendangku.net/doc/4d10721526.html,/Periodical_jxsj200903014.aspx 下载时间：2011年2月15日

人工智能与生活

人工智能与生活摘要：随着社会的发展人们的生活水平逐步提高，为了给人们的生活带来方便，人工智能走进了人们的生活中。那么什么是人工智能呢？人工智能是怎样产生的？它给人们的生活带来哪些方便？在以后的生活中人工智能又将扮演什么角色呢？ 是：符号主义学派、连接主义学派和行为主义学派。 传统人工智能是符号主义，它以Newell和Simon提出的物理符号系统假设为基础。物理符号系统是由一组符号实体组成，它们都是物理模式，可在符号结构的实体中作为组成成分出现，可通过各种操作生成其它符号结构。物理符号系统假设认为：物理符号系统是智能行为的充分和必要条件。主要工作是“通用问题求解程序“（General Problem Solver,

GPS）：通过抽象，将一个现实系统变成一个符号系统，基于此符号系统，使用动态搜索方法求解问题。 连接主义学派是从人的大脑神经系统结构出发，研究非程序的、适应性的、大脑风格的信息处理的本质和能力，研究大量简单的神经元的集团信息处理能力及其动态行为。 人们也称之为神经计算。研究重点是侧重于模拟和实现人的认识过程中的感觉、知觉 Hearsay-II语音理解系统等专家系统的研究和开发，将人工智能引向了实用化。并且，1969年成立了国际人工智能联合会议（International Joint Conferences on Artificial Intelligence即IJCAI）。 第三阶段：80年代，随着第五代计算机的研制，人工智能得到了很大发展 日本1982年开始了“第五代计算机研制计划“，即“知识信息处理计算机系统

KIPS“，其目的是使逻辑推理达到数值运算那么快。虽然此计划最终失败，但它的开展形成了一股研究人工智能的热潮。 第四阶段：80年代末，神经网络飞速发展 1987年，美国召开第一次神经网络国际会议，宣告了这一新学科的诞生。此后，各国在神经网络方面的投资逐渐增加，神经网络迅速发展起来。 多层 系统 )在软件 公司推出了ViaVoice声音识别软件，以使声音作为重要的信息输入媒体。国际各大计算机公司又开始将“人工智能“作为其研究内容。人们普遍认为，计算机将会向网络化、智能化、并行化方向发展。二十一世纪的信息技术领域将会以智能信息处理为中心。 目前人工智能主要研究内容是：分布式人工智能与多智能主体系统、人工思维模型、知识系统（包括专家系统、知识库系统和智能决策系统）、知识发现与数据挖掘（从大量的、不完全的、模糊的、有噪声的数据中挖掘出对我们有用的知识）、遗传与演化计算（通过对

电动轮椅车设计【含全套CAD图纸和WORD说明书】

毕业论文﹙设计﹚任务书 院(系) 机械工程学院专业班级学生姓名 一、毕业论文﹙设计﹚题目电动轮椅车设计 二、毕业论文﹙设计﹚工作自 2014 年 3 月 5 日起至 2014 年 5 月 28 日止 三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求： 1、设计课题简介 电动轮椅是一种以蓄电池为能源、电子装置控制驱动的动力轮椅车。使用者可通过控制装置自行驱动轮椅车行进。适用于高位截瘫、偏瘫及下肢功能障碍者使用。本课题主要是设计一款含有机械传动减速机构的电动轮椅，使学生充分利用所学知识，初步锻炼产品的总体设计和研究能力。 2、论文要求： 1）通过查阅有关资料,了解产品总体设计的方法和步骤； 2）设计的电动轮椅要方便操作使用； 3）所确立的设计方案应按照产品总体设计方法和步骤进行，确保科学合理； 4）论文应包括对电动轮椅进行安全、强度和力学方面的设计计算数据。 3、工作任务与要求： 1）充分了解电动轮椅的结构特点及构造，了解设计的主要内容，并进行市场调查。 2）搜集各类电动轮椅的资料，包括相关的国家标准及最新成果。 3）设计多个方案，并从选出总体设计方案后对总体设计进行细化。 4）对设计进行校核，确保方案的可行性，绘制总装图和关键零件图。撰写研究设计论文一份。4.工作任务时间安排：

第1-3周：了解产品总体设计的方法和步骤，搜集有关电动轮椅的资料，包括设计的相关国家标准及最新研究成果，撰写毕业设计开题报告一份。 第4-6周：通过市场调查已有的电动轮椅驱动机构结构，设计出相应的总体设计方案。 第7-12周：设计控制方式及电路，绘制总装示意图和关键零件图，撰写毕业论文。 5、设计说明书格式要求： 设计说明书应包括：序言、目录、摘要（中英文）、关键词（中英文）、中图分类号、正文（含设计方案论证、设计及其它说明等）、结束语和参考文献等内容，并按照封页、设计任务书、序言、目录、摘要、关键词、正文、结束语、参考文献和封底的顺序装订。 指导教师系(教研室) 系(教研室)主任签名批准日期 接受论文 (设计)任务开始执行日期学生签名

轮椅项目计划书

轮椅项目 计划书 规划设计/投资分析/产业运营

报告说明— 轮椅是装有轮子并可以替代行走的椅子，是伤残人士居家康复、周转 运输、就诊、外出活动的重要移动工具，其产品主要分为电动轮椅和手动 折叠轮椅。其中电动轮椅是在普通轮椅上叠加了高性能动力驱动装置、智 能操纵装置、电池等部件进行改造升级而成的，与传统轮椅相比更为人性化，操作也更加方便，因此很快就成为国内外市场上最受欢迎的实用轮椅 产品。 该轮椅项目计划总投资2247.31万元，其中：固定资产投资1879.27 万元，占项目总投资的83.62%；流动资金368.04万元，占项目总投资的16.38%。 达产年营业收入2682.00万元，总成本费用2045.62万元，税金及附 加40.60万元，利润总额636.38万元，利税总额764.76万元，税后净利 润477.28万元，达产年纳税总额287.47万元；达产年投资利润率28.32%，投资利税率34.03%，投资回报率21.24%，全部投资回收期6.21年，提供 就业职位46个。 近年来，我国轮椅市场主要集中于低端产品，而中高端产品需求无法 满足，这导致我国中高端需求大多依赖于国外进口。而电动轮椅的在我国 的迅速发展，将会在一定程度上满足我国产量较少的中高端轮椅市场，从 而提升整体轮椅市场的竞争力。但由于目前国内电动轮椅价格相对较贵，

远远超出我国老年人的消费能力；且国家对电动轮椅的生产和销售的市场监管存在着一些问题，消费者缺乏购买信心。我国电动轮椅市场未来仍有很长的路要走。

第一章项目总论 一、项目概况 （一）项目名称及背景 轮椅项目 智能轮椅是指具有视觉和口令导航功能、能与人进行语音交互的机器人轮椅。智能轮椅可以安全便捷地将用户送到目的地，或完成指定任务。在运动过程中，智能轮椅需要接受用户的指令，同时也要结合环境信息启动自身避障、导航等功能，产品的技术含量及附加值较高。随着消费观念的转变和智能化时代到来，智能轮椅成为轮椅行业升级的重要方向。 电动轮椅是传统手推轮椅的升级产品，在传统手动轮椅的基础上，叠加高性能动力驱动装置、智能操纵装置、电池等部件，改造升级而成的。从产业链来看，电动轮椅上游主要是机械、塑料、电子和合金等原材料生产厂商，下游主要销售渠道包括医疗器材专卖店、康复医疗机构、养老机构及电商平台等。 （二）项目选址 某某经开区

人工智能与机器人

人工智能与智能机器人 【摘要】人工智能一直处于计算机发展的前沿。智能机器人是人工智能技术的综合应用和体现，他它的研制不仅需要智能技术，而且涉及许多科学技术部门和领域。20世纪以来，机器人在各方面都取得了巨大的成绩。本文简要分析了机器人的发展史，在研究上出现的问题。并进一步展望了人工智能在智能机器人上的发展，智能机器人将向着更加智能的方向发展。 【关键字】人工智能、智能机器人、应用。 1、人工智能的定义 人工智能（英语：Artificial Intelligence，简称AI）有时也称作及其智能，是指由人工制造出来的系统所表现的出来的智能。通常人工智能是通过普通计算机实现的智能。该词同时也指研究这样的智能系统是否能够实现，以及如何实现的科学领域。 目前能够用来研究人工智能的主要物质手段以及能够实现人工智能技术的机器就是计算机，人工智能的发展历史是和计算机科学与技术的发展历史联系在一起的。人工智能理论进入21世纪，正酝酿着新的突破，人工智能的研究成果将能够创造出更多更高级的智能“制品”—机器人，并使之在越来越多的领域超越人类智能，人工智能将为发展国家经济和改善人类生活做出更大的贡献。 2、智能机器人的发展史

科学史是一部发展史，随着科学技术的发展，机器人应运而生。机器人的发展史也是世界科学发展的体现。现代科学中先进的技术在机器人中都有应用。 一般将机器人的发展分为三个阶段。第一阶段的机器人只有“手”，以固定程序工作，不具有外界信息的反馈能力；第二阶段的机器人具有对外界信息的反馈能力，即有了感觉，如力觉、触觉、视觉等；第三阶段，即所谓“智能机器人”阶段，这一阶段的机器人已经具有了自主性，有自行学习、推理、决策、规划等能力。这也符合Agent的条件，所以，现在把智能机器人也作为一种Agent。 第一代是可编程机器人。这类机器人一般可以根据操作员所编程的程序完成一些简单的重复性操作。这一代机器人从20世纪60年代后半期开始投入使用，目前它在工业界得到了广泛应用。 第二代机器人是有感觉机器人。在20世纪70年代后期，人们开始研究第二代机器人，这种带感觉的机器人有类似人在某种功能的感觉。具有不同程度的“感知”能力。这类机器人在工业界已有应用。 第三代机器人智能机器人。这类机器人具有识别、推理、规划和学习等智能机制，它能感知思维和实现人机通讯的这种功能和机能。它可以把感知和行动智能化结合起来，因此能在非特定的环境下作业。 3、智能机器人的应用 1.工业机器人

智能轮椅研究现状及发展趋势

２００８ 年３月３０日　《机器人技术与应用》 １ ０　引言 随着社会老龄化进程的加快以及由于各种疾病、工伤、交通事故等原因造成下肢损伤的人数的增加，为老年人和残疾人提供性能优越的代步工具已成为整个社会重点关注的问题之一。智能轮椅作为一种服务机器人，具有自主导航、避障、人机对话以及提供特种服务等多种功能，可以大大提高老年人和残疾人的日常生活和工作质量，使他们重新获得生活自理能力和融入社会成为可能。目前，世界各国的研究者都在广泛开展智能轮椅相关技术的研究。 作为机器人技术的一种应用平台，智能轮椅上融合了机器人研究领域的多种技术，包括运动控制、机器视觉、模式识别、多传感器信息融合以及人机交互等等。经过２０多年的研究和开发，智能轮椅的交互性、自主性以及安全性都得到了很大的发展。本文旨在对目前智能轮椅的国内外研究现状、关键技术及其发展趋势进行介绍。 １　智能轮椅的国内外研究现状 智能轮椅通常是在一台标准电动轮椅的基础上增加一台电脑和一些传感器或者在一个移动机器人的基础上增加一个座椅进行构建。最早的相关研究开始于１９８６年，轮椅通过视觉进行导航协助。之后 ＩＢＭ　Ｔ．Ｊ．Ｗａｔｓｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ的Ｃｏｎｎｅｌｌ　和Ｖｉｏｌａ将座椅放在一个移动机器人平台上，利用操纵杆、超声和红外传感器实现了机器人的行走和避障等导航功能。Ｊａｆｆｅ等负责的ｓｍａｒｔ　ｗｈｅｅｌｃｈａｉｒ项目利用两个超声波传感器测定人的头部运动位置，并以此实现了利用头部姿势控制轮椅的运动。经过２０多年的开发，世界各国的研究者相继开发了多种智能轮椅平台，包括美国麻省理工大学的Ｗｈｅｅｌｅｓｌｅｙ，　密西根大学的ＮａｖＣｈａｉｒ，匹兹堡大学的Ｈａｐｈａｅｓｔｕｓ，ＳＷＣＳ（Ｓｍａｒｔ　Ｗｈｅｅｌｃｈａｉｒ　ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＳｙｓｔｅｍ），　加拿大的ＴＡＯ项目，西班牙的ＳＩＡＭＯ，　法国的ＶＡＨＭ，　德国乌尔姆大学的ＭＡｉｄ，不莱梅大学的Ｒｏｌｌａｎｄ，　ＦＲＩＥＤＮＳ　Ｉ，ＩＩ系列，希腊的ＳＥＮＡＲＩＯ等。我国开展智能轮椅的研究较晚，但是也根据自己的技术优势和特点，开发出了有特色的智能轮椅平台，包括中科 智能轮椅研究现状及发展趋势 o 鲁 涛 原 魁 朱海兵 中国科学院自动化研究所 ［摘 要］　本文对智能轮椅近年来国内外研究工作进行了分析和总结，并讨论了智能轮椅研究中的关键技术，最后简要分析了未来的研究发展趋势。［关键词］智能轮椅，导航，人机接口 ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｓ　ａ　ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ　ｏｎ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｗｈｅｅｌｃｈａｉｒｓ　ａｂｒｏａｄ　ａｎｄ　ｈｏｍｅ．Ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｆｕｔｕｒｅ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］ 　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｗｈｅｅｌｃｈａｉｒ，　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，　Ｈｕｍａｎ－Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ＷｈｅｅｌｅｓｌｅｙＮａｖＣｈａｉｒ

轮椅项目商业计划书

轮椅项目 商业计划书 规划设计/投资分析/产业运营

报告摘要 轮椅是装有轮子并可以替代行走的椅子，是伤残人士居家康复、周转运输、就诊、外出活动的重要移动工具，其产品主要分为电动轮椅和手动折叠轮椅。其中电动轮椅是在普通轮椅上叠加了高性能动力驱动装置、智能操纵装置、电池等部件进行改造升级而成的，与传统轮椅相比更为人性化，操作也更加方便，因此很快就成为国内外市场上最受欢迎的实用轮椅产品。 近年来，我国轮椅市场主要集中于低端产品，而中高端产品需求无法满足，这导致我国中高端需求大多依赖于国外进口。而电动轮椅的在我国的迅速发展，将会在一定程度上满足我国产量较少的中高端轮椅市场，从而提升整体轮椅市场的竞争力。但由于目前国内电动轮椅价格相对较贵，远远超出我国老年人的消费能力；且国家对电动轮椅的生产和销售的市场监管存在着一些问题，消费者缺乏购买信心。我国电动轮椅市场未来仍有很长的路要走。 该轮椅项目计划总投资18782.28万元，其中：固定资产投资14525.51万元，占项目总投资的77.34%；流动资金4256.77万元，占项目总投资的22.66%。

达产年营业收入41166.00万元，净利润7494.67万元，达产年纳 税总额4270.25万元；达产年投资利润率53.20%，投资利税率62.64%，投资回报率39.90%，全部投资回收期4.01年，提供就业职位799个。

轮椅项目商业计划书目录 第一章项目概述 第二章项目背景研究分析 第三章市场调研分析 第四章项目方案分析 第五章工程设计可行性分析 第六章运营管理模式 第七章风险性分析 第八章 SWOT分析 第九章实施安排 第十章投资方案计划 第十一章项目经济评价分析 第十二章项目综合评估

智能轮椅开题报告

智能轮椅开题报告

毕业设计 开题报告 课题名称智能轮椅的设计（机械部分） 院系机电与自动化学院 专业班机电1201 姓名胡天华 评分 指导教师李奕 武昌首义学院

武昌首义学院本科生毕业设计开题报告

置最适合自己的轮椅，于此同时模块化也可以降低生产成本，提高了智能轮椅的性价比。 随着人工智能，模式识别，图像处理，计算机技术和传感器技术的发展，智能轮椅的功能将更为完善丰富，也将真正进入老年人和残疾人的生活。 综上所述，国外在爬楼梯装置方面的研究已经有一百多年的历史了，研究出来的种类多，有一些已经可以实现市场化，取得了很大的成果。但是，他们研究出来的产品大多是结构复杂，价格昂贵，有许多产品价格在十几万以上，这对于中国的普通老百姓来说可望而不可及。国内的研究相对来说比较晚，虽然也诞生了很多专利，但由于受到体积，重量，稳定性及安全性的限制，还没有产品真正的投入使用。从国内外爬楼梯装置的特点可以看出，爬楼梯轮椅装置发展至今除了轨道式爬楼梯装之外，大多数爬楼梯轮椅装置的自主性都不高，仍然需要在旁人的协助下实现上下楼运动。而且存在许多问题值得深入研究。由此可见，为了解决轮椅使用受限的难题，同时还要考虑我国的国情，考虑到使用者的经济承受能力，研究一种价格低廉，功能多样的爬楼轮椅势在必行。 目前，市场上爬楼梯轮椅多种多样，种类繁多。但是比较优秀，实用，价格低廉的爬楼梯轮椅少之又少。目前，最为先进的爬楼轮椅为美国的iBOT。由美国著名发明家迪恩·卡门发明的爬山轮椅iBOT3000独立机动系统（以下简称iBOT）是目前为 图1美国 iBOT 止世界上最为先进的具有上下楼梯功能的全自动轮椅。其外形如图1.1所示。 从外表看上去，iBOT与普通轮椅不大一样；它有6个轮子，前面一对为直径10厘

【CN109846617A】一种电动轮椅控制系统【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910283794.X (22)申请日 2019.04.10 (71)申请人 广州思智科技有限公司 地址 510000 广东省广州市天河区天河北 路689号5楼自编11房 (72)发明人 肖怒海　党彦波　黄康军　周玉梅　 (74)专利代理机构 北京高沃律师事务所 11569 代理人 程华 (51)Int.Cl. A61G 5/04(2013.01) A61G 5/10(2006.01) (54)发明名称 一种电动轮椅控制系统 (57)摘要 本发明公开了一种电动轮椅控制系统，包 括：轮椅控制装置、遥控装置和驱动装置；轮椅控 制装置中的第一无线通讯模块与第一主控制模 块连接；遥控装置包括遥控姿态检测模块、第二 无线通讯模块和第二主控制模块；遥控姿态检测 模块的输出端与第二主控制模块的输入端连接， 用于传输遥控装置的姿态信息；第二主控模块与 第二无线通讯模块连接；轮椅控制装置与遥控装 置通过第一无线通讯模块和第二无线通讯模块 进行数据交互；轮椅控制装置用于将来自于遥控 装置的控制信号发送至驱动装置；驱动装置的输 入端与轮椅控制装置的输出端连接，用于根据控 制信号控制轮椅的运动姿态。本发明提供的电动 轮椅控制系统具有控制方便、 操作简单的特点。权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 109846617 A 2019.06.07 C N 109846617 A

权　利　要　求　书1/1页CN 109846617 A 1.一种电动轮椅控制系统，其特征在于，包括：轮椅控制装置、遥控装置和驱动装置； 所述轮椅控制装置包括第一主控制模块和第一无线通讯模块；所述第一无线通讯模块与所述第一主控制模块连接； 所述遥控装置包括遥控姿态检测模块、第二无线通讯模块和第二主控制模块；所述遥控姿态检测模块用于检测遥控装置的姿态信息；所述遥控姿态检测模块的输出端与所述第二主控制模块的输入端连接；所述第二主控模块与第二无线通讯模块连接； 所述轮椅控制装置与所述遥控装置通过所述第一无线通讯模块和第二无线通讯模块进行数据交互；所述轮椅控制装置用于将来自于所述遥控装置的控制信号发送至所述驱动装置； 所述驱动装置的输入端与所述轮椅控制装置的输出端连接；所述驱动装置用于根据所述控制信号控制轮椅的运动姿态。 2.根据权利要求1所述的一种电动轮椅控制系统，其特征在于，所述遥控装置的姿态信息包括绕遥控装置X轴旋转的俯仰角，绕遥控装置Y轴旋转的横滚角与绕遥控装置Z轴旋转的偏航角。 3.根据权利要求1所述的一种电动轮椅控制系统，其特征在于，所述轮椅的运动姿态包括：运动速度、前进、后退、停止、左转和右转。 4.根据权利要求1所述的一种电动轮椅控制系统，其特征在于，所述轮椅控制装置还包括按键模块和摇杆模块； 所述摇杆模块的输出端与所述第一主控制模块的输入端连接；所述摇杆模块用于控制轮椅前进、后退、左转、右转和停止；所述按键模块的输出端与所述第一主控制模块的输入端连接；所述按键模块用于选择轮椅的运动速度、控制电源的开闭以及控制声音的有无。 5.根据权利要求4所述的一种电动轮椅控制系统，其特征在于，所述按键模块包括加键、减键、声音键、开机键和关机键； 所述加键和减键用于调整轮椅的运动速度；所述声音键用于控制轮椅发出的声音；所述开机键用于开启轮椅控制装置的电源；所述关机键用于关闭轮椅控制装置的电源。 6.根据权利要求1所述的一种电动轮椅控制系统，其特征在于，所述遥控装置还包括遥控按键模块；所述遥控按键模块的输出端与所述第二主控制模块的输入端连接；所述遥控按键模块用于输入控制轮椅运动姿态的信息。 7.根据权利要求6所述的一种电动轮椅控制系统，其特征在于，所述遥控按键模块包括发送键；所述发送键用于向所述轮椅控制装置发送轮椅的运动姿态信息。 8.根据权利要求1所述的一种电动轮椅控制系统，其特征在于，所述轮椅控制装置和遥控装置中均包括有LCD显示模块；所述LCD显示模块用于显示轮椅的运动姿态信息、剩余电量和故障信息。 2

智能轮椅(机械部分)资料

华中科技大学 武昌分校 毕业设计（论文） 智能轮椅的设计（机械部分） 系别：机电与自动化学院 专业班：机电1201班 姓名：胡天华 学号：20121100016 指导教师：李奕 2016年5月

智能轮椅的设计（机械部分）Design Of Intelligent wheelchair (Mechanical part)

摘要 轮椅在老年人以及残疾人的生活中扮演着重要的角色，随着社会的发展，特别是城市的快速扩张和建设，以及人口老龄化问题越来越严重和残障者数量的不断增加，对辅助步行工具的需求日益提高。而高楼大厦鳞次栉比，越来越多的天桥，公园的台阶，小区上下楼等，却越来越困扰着轮椅使用者。轮椅作为残障者的唯一出行工具，受到了越来越多的制约，传统轮椅已经不能满足多数人的需求。而随着科技的发展及技术的进步，轮椅，应该被加以改进以适应现代社会的环境。 综上所述，本文在经过研究论证的基础上，采用行星轮机构，针对本文中所使用的双电机分别驱动左右轮的方案，在平地行驶时，使用电机驱动，四轮着地。通过控制两侧车轮的转速从而实现转弯控制。爬楼时，通过行星轮翻转来实现上下楼梯行走。 关键词：爬楼轮椅行星轮机构设计

Abstract Wheelchair play in the life of the disabled and the elderly in an important role, along with the development of society, especially the rapid expansion and construction of the city, as well as an increasingly serious problem of population aging and the increasing number of persons with disabilities, to assist walking the increasing demand for tools. And row upon row of tall buildings, more and more bridges, stairs park on a cell downstairs, etc., are increasingly plagued wheelchair users. As the only handicapped wheelchair travel tools, has been more and more restricted, conventional wheelchairs can not meet most people's needs. With the advancement of technology and the development of technology, the wheelchair should be modified to adapt to the environment of modern society. In conclusion, on the basis through feasibility studies on the use of planetary gear mechanism, for dual motor used herein, the left and right wheels are driven scheme, when the ground running, use motor drive, four-wheel ground. Having four-wheel drive characteristics. By controlling the rotational speed of the wheels on both sides, to achieve turn control. When climbing stairs, driving motor is rotated by another planet rocker, two pairs of wheels alternately the ground, in order to achieve and down stairs Key words: Climbing stairs wheelchair planetary gear Mechanism Design

人工智能机器人论文

WORD格式 《人工智能》课程报告 题目：机器人 学院：机电学院 专业：自动化 班级：二班 学号：2016110235 姓名：汪乾梁 指导教师：姜丽莉 二〇一七年十一月二日

机器人 摘要：人工智能(ArtificialIntelligence)，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的 智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企 图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器，该领域的研究 包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。 关键词：人工智能；感官；仿生；机器人 1.前言 人们通常把机器人划分为三代。第一代是可编程机器人。这种机器人一般可以根据操作人员所编的程 序,完成一些简单的重复性操作。这一代机器人是从60年后半叶开始投入实际使用的,目前在工业界已 得到广泛应用。第二代是“感知机器人”,又叫做自适应机器人,它在第一代机器人的基础上发展起来 的,能够具有不同程度的“感知”周围环境的能力。这类利用感知信息以改善机器人性能的研究开始 于70年代初期,到1982年,美国通用汽车公司为其装配线上的机器人装配了视觉系统,宣告了感知机器 人的诞生,在80年代得到了广泛应用。第三代机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可 以把感知和行动智能化结合起来,因此能在非特定的环境下作业,称之为智能机器人。智能机器人与工 业机器人的根本区别在于,智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。而感知本身,就是人类 和动物所具有的低级智能。因此机器的智能分为两个层次:①具有感觉、识别、理解和判断功能;②具 有总结经验和学习的功能。所以,人们通常所说的第二代机器人可以看作是第一代智能机器人。 1.国内外机器人发展现状在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而，相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司，它们包括：瑞典的ABBRobotics，日本的FANUC、Yaskawa， 德国的KUKARobo ter，美国的AdeptTechnology、AmericanRobot、EmersonIndustrialAutomation、S-TRobotics，这些公 司已经成为其所在地区的支柱性产业。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种 焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如： 可行性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在 应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主 要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品 种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可行性不稳定。因 此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模化设计，积 极推进产业化进程。 2、机器人的应用领域 1.工业机器人制造工业机器人的目的主要在于消减人员编制和提高产品质量。与传统的机器 相比他有两大优点：生产过程几乎完全自动化和生产设备高适应能力。现在工业机器人主要应用于汽 车工业、机电工业、通用机械工业、建筑业、金属加工、铸造以及其他重型工业和轻工业部门。在农 业方面，已把机器人用于水果和蔬菜嫁接、收获、检验与分类，剪羊毛合计牛奶等。这是一个潜 在的产业机器人应用领域。

第五章 电动轮椅运动控制系统的软件设计

第五章电动轮椅运动控制系统的软件设计在本系统的控制方案中，作者采用 TMS320LF2407A DSP 控制芯片作为系统的核心控制芯片。它具有很快的运行速度，丰富的片内外设等系统资源和强大的中断功能以及灵活丰富的指令集、高速运算能力、内部操作的灵活性、低功耗等特点，使得在系统的软件设计中，可以实现复杂的控制算法。 系统软件设计的终极目的是:实现两个电机平滑稳定的协调运动控制，实现轮椅控制器的人机交互功能，具备完善的故障保护功能，且可以和 PC 机通讯的功能，使得轮椅能够在各种允许路况下都具有非常平稳舒适的运行性能。 5.1 系统的软件设计方案 5.1.1 系统的控制方块图 由第二章可知，本系统是采用电压负反馈、电流截止负反馈和电流正反馈补偿的控制算法实现两台直流电机的协调运动控制。调节器是数字 PI 调节器。系统的控制方块图如图 5-1 所示: 图5-1 轮椅运动控制系统控制方块图 由图 5-1 可知，操纵杆的输出信号 X、Y 经过 S 曲线和左/右电机给定发生器后合成为左/右电机的给定信号，取电机两端电压以及电流采样电阻电压作为反馈信号。为了防止轮椅起动或堵转时电机电流过大，本文采用了具有电流截止负反

馈的电压闭环调速系统。电流正反馈补偿环节是为了补偿由于电枢电阻引起的速降以提高系统的机械特性。当轮椅运行在比较糟糕的路况时，轮椅的左/右电机在相同的给定下，负载大小可能不同，这时当用户本想径直前进时，轮椅可能由于左/右电机负载的不同，而转弯，图 5-1中的“负载不平衡时电流正反馈补偿”环节就是为克服这种情况而设计的。S 曲线的设置使得轮椅在起/制动时都能够非常平滑和舒适，保证了安全性。速度给定发生器和负载补偿仲裁器是两台电机协调控制的核心指挥部，它们保证了轮椅在二维平面上的自由运行。 5.1.2 本系统软件控制的时序 对于一个以 TMS320LF2407A 为核心控制芯片的控制系统来说，首要的任务是确定系统的时钟系统，其次是合理决定软件中的中断数量和顺序。 本系统在硬件上采用的是外部晶体振荡器，其频率是 10MHz，在软件中设定CPU时钟为 40MHz，PWM 载波频率为 20KHz，系统的中断频率和 AD 采样频率也都是20KHz。 5.2 系统软件的主要功能模块 本轮椅运动控制系统软件主要包括以下一些功能模块: (1)初始化模块; (2)上电时操纵杆中心位置检测程序; (3) AD 采样子程序; (4)电池电量检测子程序; (5)睡眠模式子程序; (6)锁存模式子程序; (7)鸣笛子程序; (8)加速度曲线给定子程序; (9)速度按键处理子程序;