智能电动轮椅控制系统的研究

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智能电动轮椅作为移动机器人在医疗领域的一种应用形式,有着重要的社会意义和学术意义。面对人口老龄化日趋严重、意外伤害致残人数不断上升的社会现状,开发一款功能完善、运行可靠的智能电动轮椅,帮助老年人和残障人士恢复正常生活,回归社会,具有着深刻的社会意义。同时,智能电动轮椅综合了人工智能、电子计算机、控制科学、信息科学、机械科学、材料科学等多个学科,汇集了当今最尖端的技术,对其进行深入的研究,不仅可以加深学科的纵向深度,更为重要的是可以在多学科交叉融合方面获得突破,学术意义重大。本课题从模块化的角度展开对智能电动轮椅的设计。整个系统分为机械模块、人机交互模块、运动模块、主控模块,各模块之间即相对独立又密不可分。机械模块是以普通轮椅为基础,通过加装电子设备而成。人机交互模块包含了摇杆、按钮和液晶显示屏,可以很好的满足用户的需求。运动模块是以直流无刷轮毂电机为核心,通过设计合理的控制方案,使轮椅实现平稳运行。主控模块是整个系统的灵魂,主控核心由STC12C5410AD-32单片机来担任,凭借其自身的丰富资源和完善的外围环境感知系统,主控模块可以出色完成对车体的控制任务。GPS定位和GSM通信以辅助功能的角色出现,提高了用户的安全系数和使用便捷程度。自动避障功能的是基于环境感知系统,以强化学习控制算法为理论依据实现的。整体上看,本设计涵盖了机械设计、电子电路设计、传感器技术、软件设计、先进控制算法设计等多方面,构成了完整的智能电动轮椅设计。研究重点是在人机交互、运动机构、主控系统、自动避障四个方面。通过深入的研究,获得了理想效果。
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