基于超声波的智能轮椅避障的研究

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1、河北工业大学硕士学位论文基于超声波的智能轮椅避障的研究摘要随着社会的发展，全世界人口老龄化正在加剧；由于交通事故的频繁发生，使得残障人也与日俱增，如何给这些行动不便的人提供性能优越的代步工具，提高他们的行动自由度，帮助他们重新融入社会日益受到人们的关注，因此将移动机器人技术应用到电动轮椅上的智能轮椅被提了出来。由于智能轮椅是一种为行动不便的人代步的服务型机器人，所以要以人为核心进行设计，因此安全避障是所有智能轮椅必备的功能，也是智能轮椅的核心组成部分。本课题正是为了实现此功能而提出的，本文所做的主要内容如下：1．超声波

2、避障系统的设计本文在对智能轮椅的功能进行分析的基础上，对智能轮椅进行了模块化设计，将其分为机械结构部分、人机接口部分、控制模块部分、驱动部分和环境感知部分，其中着重对环境感知和避障系统进行了详细的阐述，在分析了众多传感器的优缺点后，本文采用超声波传感器作为环境感知元件，还设计了超声波传感器的接收和发射电路图及传感器的分布情况。2．轮椅的运动学建模及安全避障的距离分析本文在对轮椅运动特性进行分析的基础上，得到轮椅在行驶时左右轮之间的函数关系，并根据对轮椅的运动特性的分析，计算了轮椅在行驶时进行安全避障所需要的距离与速度的

3、关系。3.多超声波传感器的数据融合本文对模糊控制和神经网络技术进行详细分析后，设计了基于模糊神经网络的多超声波传感器数据融合的过程，并采用动量梯度下降法对BP网络进行了优化。为了使运算简单易行，对超声波提出了简单、高效的分区算法，在对超声波距离数据模糊化后，对障碍物环境进行分类，采用优化的BP网络成功的进行了辨识，从而得到了安全避障所需的信息。关键词：智能轮椅，超声波传感器，避障，模糊神经网络技术，数据融合I基于超声波的智能轮椅避障的研究RESEARCHOFOBSTACLEAVOIDANCEOFINTELLIGENTW

4、HEELCHAIRBASEDONULTRASONICABSTRACTWiththedevelopmentofsociety,theseniorcitizenisincourseofaggravating;furthermorebecauseoftheroadaccidentfrequentlyhappen,thehandicappedpersonsarealsoincreasingwitheachpassingday.Howtoprovideadvantageouswalkingimplementtothesewhoh

5、avedifficultyonwalking,toimprocetheirmobilityandmakethemtobeinharmonywithsocietyhasbecomeaimportantproblem.Applyingmovingrobottechnologytoelectricwheelchair,intelligentwheelchairhavejustbeenraisedrecently.Sincetheintelligentwheelchairistheservingrobotwhichhelpth

6、epeoplewhohasdifficultyinwalking,itsdesignproposalistoletpeoplefeelcomfortableandtoavoideobstaclesafelyisalsoaintegrantfunction.Thisprojectisexactlytobringforwardtoimplementthisfunction,thecontentofthispaperisasfollows:1．Thedesignofultrasonicobstacleavoidancesys

7、temOnthebasicoftheanalysisofintelligentwheelchairfunction,thepapermodularizethedesignproposalofintelligentwheelchairanddivideitintomachinerystructurepart,man-machineinterfacepart,controllingmodulepart,thedrivingpartandenvironmentperceptionpart.Amongthem,environm

8、entperceptionpartandobstacleavoidancesystemisdiscussedparticular.Behindcomparingalotofsensors,weusedultrasonicsensorastheenvironmentperceptioncomponent,thecircuitchar