助老助残移动机器人控制系统设计

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4、hedisabledThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByZhangJinSupervisor:Prof.XiangGaoApril2016摘要近年来，随着医疗卫生、生物医药技术条件的不断进步，人们更加关注残障人士和年老体弱者的生活质量。各种疾病护理与康复方面的辅助器械相继出现，移动机器人也成为辅助器械医疗领域的一个研究热点。其中，助老助残移动机器人得到国内外许多科研工作者重视，市场需求量大，具有较高的研究价

5、值。本文对人机交互方式以及电机驱动在移动机器人上的应用进行深入研究，主要研究成果如下：（1）移动机器人的人机交互是整个控制系统运行的基础，本文设计一种基于霍尔操纵杆的人机交互模式，用于识别用户的操作意图并准确响应。将霍尔操纵杆的空间位置映射到二维直角坐标系并提取坐标所在位置，并对该位置信息进行矢量合成得到机器人运行所需速度和方向信息，用户更好地操控移动机器人。（2）针对两轮电机驱动控制系统，为了提升机器人全方位运行的灵活性，根据机器人转向模型引入电子差速算法，计算机器人转向时转动角度与内外驱动轮转速的对应关系，确定具体运行状态下的控制策略。（3）移动机器人驱动控

6、制系统的稳定性和舒适性是系统运行的重要指标，由于移动机器人在转向切换时加速度容易产生突变。本文采用最小二乘法优化电机速度特性曲线，使得机器人运行过程更加顺畅，保证系统运行的平稳性。（4）开发了移动机器人控制系统：主要包括人机交互系统和驱动控制系统两部分。以单片机STM8S903为微处理器，完成基于操纵杆的人机交互系统设计；以TMS320F28335为控制核心，完成驱动控制系统设计。人机交互系统采集操纵杆的位置信息和按键的配置信息，控制驱动控制系统中电机的运行，同时驱动控制系统向人机交互系统实时反馈系统运行状态。关键词:移动机器人，人机交互，电子差速算法，最小二乘

7、法IAbstractRecently,peoplepaymoreattentiontothequalityoflifeforpeoplewithdisabilitiesandtheelderlywithrapidprogressofmedical,healthcareandbiomedicaltechnologyconditions.Theemergenceofvariousassistivedeviceswiththefunctionofdiseasenursingandrehabilitationmakesmobilerobotsbecomeahottopi

8、cinthefieldo