为速度给定最大值,代表轮椅的转向速度特性,而则代表轮椅在前向和反向的速度特性。如果以上公式的计算结果大于了轮椅最大转向速度,则用最大转向速度代替计算结果。图表示以不同角度旋转操纵杆时,轮椅的左右轮速度给定曲线。如果和的值都是正的,则轮椅向前前进转向,否则是后退转向。当轮椅向左转时,右轮正向转动,左轮反向转动或保持不变相反,当轮椅向右转时,左轮正向转动,右轮反向转动或保持不变。当个轮保持不转动而另外个轮转动时,轮椅做原地转弯。图以不同角度旋转操纵杆时轮椅的左右轮的速度曲线.速度给定的曲线设计设计思路。曲线本身是个非线性函数,其合成和编程都非常复杂。曲线的形状如图虚线所示。在轮椅起动时应该是个抛物线形状,然后是轮椅的加速过程,直至轮椅最大速度后,加速度为零,轮椅以恒定最大给定速度运行制动时,轮椅先以直线的斜率减速,最后在抛物线段舒缓地停止。本文用图中的个折线近似地代替曲线,用三段折线用来模拟抛物线。这使得编程非常简单,实践证明,控制效果非常理想。图轮椅速度给定的曲线示意图实现方法。利用中断时间和人体对加速度变化率的敏感特性来实现。根据人体对加速度和加速度变化率的敏感特性知,当加速度或减速度最大值不大于.平均加减速度不低于.加速度变化率小于.时,人体的舒适感比较好。设系统的中断周期为,直线的斜率为,规定轮椅在时间内加速到速度给定最大值,则图中,三段线段斜率比值为∶∶∶.∶.。具体程序实现见第四节。在本系统的设计中,都被设置为可编程调节参数,用户可以根据自己的舒适性要求来进行相应调整。.控制方案设计对调速系统来说,用转速负反馈可以获得比较满意的静动态性能。但是,在本文的自行走轮椅运动控制系统的设计中要实现转速负反馈是非常困难的,因为无法安装转速检测装置。故在设计中采用电压负反馈和电流补偿的控制方法。如果忽略电枢压降,则直流电动机的转速近似与电枢两端电压成正比,所以电压负反馈基本上能够代替转速负反馈的作用。采用电压负反馈和电流补偿控制的调速系统原理图如图所示图电压负反馈和电流补偿控制的调速系统原理图其中,分别为电动机两端的电压。它们同时被送入的采样通道中,在软件中对进行差分得到电机两端的电压。这样可以消除由于电源电压波动等因素引起的电机端电压的误差。是采样电阻,之所以有两个采样电阻,是因为文中所讨论的电动轮椅控制系统采用双极性模式,可在四象限运行。由如图所示的桥可知,可分别检测电机的正反向电流。对应的系统控制方框图如图所示。.总体方案在多次观察了普通轮椅之后，发现在普通轮椅的座位底部安装双电动机，然后把链条安装在双电动机的连杆上，利用单片机来输出输入信号，在单片机和双电动机的电路连接下，使整个设计机构有个完整的回路。从而实现这款自行走轮椅的运行。整个设计思路其实比较是简单的，在安装了设计电路后，通过电动机做功来带动链条传动，来实现自行走轮椅行走加速减速刹车的各项功能。三机械结构设计.链条传动设计双电机组合带动链条，以电动机产生动力，电带动电动机上的杆和锥齿轮，通过链条的连接机构，而带动车轮连杆上的链轮，这样形成个整体机构过程。开启电源后，当控制器发出运行命令时，信号通过单片机电路与电动机连接，电动机开始启动，通过链条的传动，带动车轮向前或者向后行驶。.电动机的选用本设计用的是双电机组合，所以在选择电动机时，依照自行走轮椅运行时最大速度，来选择电动机。选择的电动机是电动机转速车轮的转速则实际功率传动比.驱动电路设计在本设计系统中，选用的是公司的电机专用驱动芯片。该芯片的主要特点是工作电压高，最高工作电压可达输出电流大，瞬间峰值电流可达，持续工作电流为内含两个桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机继电器线圈等感性负载采用标准逻辑电平信号控制具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。图中电源和地之间接入了去耦电容，在电机线圈两端分别接入二极管进行过流保护。四控制系统设计.控制系统软件设计轮椅运动控制系统总的流程如图所示。本文设计的轮椅控制系统是纯数字化控制。系统软件采用汇编语言编写,代码运行效率高采用模块化的程序设计方法,各功能模块之间除接口变量外互相独立。图轮椅运动控制系统总程序流程图五总结.设计总结本文以自行走轮椅运动控制为背景,依据系统控制方案编制了相应的控制软件,软件模块化并考虑了参数修改和运行状态显示等功能。经调试和试运行,技术指标达到了预期要求。从考虑人的舒适性和可靠性出发,提出了基于电压检测的功率管故障及主电路故障判断定位的实施方案,并给出了速度给定曲线计算公式和软件编程算法。运行效果良好。操纵杆是轮椅运动速度方向和大小的给定装置。通过分析其原理导出了计算公式,并通过软件实现取得了良好效果。总之,本文完成了轮椅运动控制器设计调试和试运行,各项指标均达到了预期目标,验证了硬软件方案正确性及可行性。本文的项目设计以国家高技术研究发展计划计划先进制造技术领域“服务机器人”重点项目年度课题申请指南中课题智能轮椅关键技术单元部件及目标产品的研发的主要考核指标为参考技术标准，目标是构建个为老年人和残疾人服务的自行走轮椅。从自行走轮椅功能的角度对轮椅的硬件系统进行模块化设计，将自行走轮椅分为机械结构驱动控制三部分。重点介绍了自行走轮椅控制系统，最主要的是设计了转换平台，成功接管了智能轮椅核心控制器。利用控制器，成功实现自行走控制系统。在设计电路控制器的工作，让单片机开发板通过程序直接控制轮椅运动。.展望如前所述，本课题设计自行走轮椅控制系统，基本达到了实用性的要求。但由于多方面的原因，该系统需要进步的改进与完善，还存在着很多不足。在采用轮椅控制器控制电机时没有加入测速环节构成闭环反馈控制系统。由于每个用户的体重不同，且轮椅行驶的路面情况不同，根据直流电机负载特性曲线可知，轮椅的实

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