基于DSP的爬楼轮椅底盘感知系统研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文基于DSP的爬楼轮椅底盘感知系统研究论文作者：柳姗姗学生类别：全日制专业学位类别：工学硕士领域名称：仪器科学与技术指导教师：曹东兴职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金（NO.51275152）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofInstrumentScienceandTechnologyRESEARCHONTHECHASSISSENSINGSYSTEMOFCLIMBINGWHEELCHAIRBASEDONDSPbyLiuShanshan

2、Supervisor:Prof.CaoDongxingMarch2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.51275152.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：2017.5.22关于学位论文

3、版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：2017.5.22导师签名：日期：2017.5.22摘要目前中国已进入老龄化社会，并且残疾人数量也在逐年增加，由于老年人和残疾人行动不便，轮椅就成为他们有效的代步工具。随着各国对爬楼轮椅不断深入的研究，先后设计出了各具特色的机构

4、，但是现有的电动爬楼梯轮椅存在着一些缺陷，主要体现在结构单一，应用场合不够广泛，在爬楼越障时操纵复杂且不平稳。底盘机构是轮椅平稳安全地上下楼梯的主要辅助机构，为了使底盘机构能够更加准确无误并且稳定地辅助轮椅的前腿机构完成爬楼动作，需要为其安装检测楼梯周围环境信息的感知系统。所以，本课题主要围绕爬楼轮椅的底盘感知系统进行研究。首先，通过分析底盘机构在轮椅爬楼过程中的运动状态，确定底盘感知系统的控制参数，进而对环境检测装置中多个传感器的安装位置进行合理布置。根据轮椅完成爬楼动作对各个功能模块的控制要求，完成基于TMS320F2812DSP的底盘感知系统总体方案的设计。其次，对底盘感知系统的各个功能

5、模块进行软硬件设计。其中包括传感器检测模块：检测底盘距台阶踢面和踏面距离的超声波传感器和红外线传感器，以及检测底盘倾角和侧翻角的角度传感器；驱动模块：减速步进电机以及离合器。这些模块主要使用了DSP的AD模块、EV事件管理器模块、CPIO模块以及SCI模块。硬件设计主要是对各个模块进行电路设计，软件设计主要是对各个模块进行程序设计。最后，基于MSComm控件实现PC机与DSP的串行通信。因为一个控制板上有多个主控芯片DSP，所以要实现PC机与多个DSP的通信。以多机通信的模式实现PC机与指定DSP之间的一对一串行通信，在上位机显示界面上实时地显示了实验数据，完成人机交互功能。在此基础上，通过调

6、试得到了大量实验数据，对实验结果进行了误差分析，并提出了减少误差的措施。关键字：爬楼轮椅底盘机构TMS320F2812DSP传感器串行通信IABSTRACTAtpresent,Chinahasenteredanagingsociety,andthenumberofpeoplewithdisabilitiesisalwaysincreasingyearbyyear,becausetheelderlyandthedisabledpeoplecannotmoveconveniently,wheelchairhasbecometheireffectivemeansoftransport.Stair-c

7、limbingwheelchairresearchhasalonghistory,variousmechanismshavebeendesigned,butnowtherearesomedefectsontheelectricclimbingstairswheelchairs,mainlyreflectedinthesinglestructure,theapplicationfieldisnotw