【摘 要】
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随着移动机器人技术的发展,以及老龄化和后天或者先天残疾者对轮椅等辅助代步工具的需求的日益增加,研究智能轮椅的任务越来越迫切。本文对两轮差速驱动两轮从动的轮椅载体进
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随着移动机器人技术的发展,以及老龄化和后天或者先天残疾者对轮椅等辅助代步工具的需求的日益增加,研究智能轮椅的任务越来越迫切。本文对两轮差速驱动两轮从动的轮椅载体进行了研究,主要研究了其运动学建模,并根据轮椅功能需求针对性开发了针对轮椅的多功能运动控制模式,控制方式包括本地遥杆控制、远程摇杆或者控制面板控制、路径规划、脚本编辑命令控制等,极大丰富了轮椅的控制方式。在轮椅平台控制系统的设计上应用了分布式计算机网络通讯模型,有效的减少了系统运行周期,提高了控制系统的精度。本文所做的工作主要如下:(1)阐述了课题研究背景及意义并对智能轮椅的概念及国内外研究现状进行了介绍;总结了智能轮椅的研究内容并对智能轮椅的发展趋势做出了分析。(2)确定了被控对象并对仿射系统及其可控性判断进行了分析,在此基础上对研究对象从理论上进行了可控性推导证明;对轮椅运动过程中位姿参数进行了推导,得到了一种航向角度没有累积误差的航位推算公式;确定了轮椅直线与转弯运动的控制策略,解决了室内的定位及其运动控制的理论问题。(3)对轮椅控制系统的需求进行了分析,包括功能需求、性能要求及概要设计;设计了基于单片机的网络控制系统和制定了标准的通讯协议,减少了系统运行时间,提高了系统控制精度。(4)对控制系统采样周期进行了分析并确定了控制程序运行周期;重点研究了轮椅各个控制方式的程序实现,以及轮椅防撞功能(无动态重规划和有路径动态重规划)的实现。在程序实现的基础上对运动控制程序进行了半物理仿真及实际验证,实验结果证明控制程序能够实现本地遥杆控制运动、远程遥控或控制面板控制运动、激光构图、路径规划、脚本编辑控制运动的功能,同时验证了控制程序满足系统设计要求。
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