基于单片机的多功能智能轮椅的模块化设计

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1、机械设计与制造第3期18MachineryDesign&Manufacture2010年3月文章编号：1001—3997(2010)03—0018—02基于单片机的多功能智能轮椅的模块化设计冰周伟谢存禧(华南理工大学机械工程学院，广州510640)Themodulardesignofanintelligentwheelchairwithmultifunctionbasedonsingle——chipZHOUWei，XIECun—xi(SchoolofMechanicalEngineering，SouthChinaUniversityof

2、Technology，Guangzhou510640，China)l【摘要】针对市场上轮椅普遍功能不强大，以及功能强大的智能轮椅一般都只停留在实验室的现i；状，研究出了一种基于单片机控制的多功能智能轮椅。轮椅主要功能模块有：操作杆控制，遥控器遥控控{{制，语音命令控制与语音识别回放，超声波智能避障，运行轨迹自主优化和运动速度平稳控制等模块。实：6践证明了轮椅的实用性，有效性和市场前景。；关键字：智能轮椅；SolidWorks3D设计；单片机；；【Abstract】／nordertoovercometheshortcomingsofthe

3、wheelchairsonthemarketnow，thepaper：{addressed口powerfu2intelligentwheelchairwithmultifunctionbasedonsingle-chip．Thewheelchairin-lcludesthemainfunctionalmodulesasfollows：operatingrodcontrolling，remotecontrolling，voicecontrol-；ling，ultrasonicintelligentobstacleavoidance，aut

4、onomoustrc~ectoryoptimizationandthesmoothvelocit)；controlmodule．Practicehasprovedthepracticability，efectivenessandmarketprospectsofthewheelchair．lKeywords：Intelligentwheelchair；SolidWorks3D-design；Single—chip!中图分类号：TH12，TB12文献标识码：A进行轮椅的实体建模和运动学仿真，能够使设计人员直观看到机构1引言的运动过程，及时

5、发现和改正设计中的干涉等问题，交互地进行结随着人口老龄化问题越来越严重以及人民生活水平的提高，构参数的调整和改进，大大提高了设计效率，减低了设汁成本。并且无论是高龄老年人还是先天或后天肢残者对轮椅等辅助步行工能够对运动状态进行仿真，检查机构设计的合理性等，实践表明具的需求将日益迫切。为了给老年人和残障人士提供性能优越的SolidWorks建模设计对实际样机的制造具有重要的参考和指导价代步工具，帮助他们提高行动自由度及重新融入社会，目前美国、值。SolidWorks三雏件中的智能轮椅坐姿结构图’女日图1所示。德国、日本、法国、加拿大、西班

6、牙及中国等许多国家对智能轮椅进行了研究，使智能轮椅具有记忆地图，智能避障，自动行走，爬楼地，与用户交互等多种功能。但是市场上的轮椅要么太贵，为一般人所不能承担；要么功能不全面，安全．能太差。所以研究一种功能强大，人机界面人性化，安全f生好，价格低廉的智能轮椅的任务已经迫在眉睫，而且智能轮椅的商机无限。鉴于此，研究了一种基于单片机控制的智能轮椅，并对控制系统进行模块化设计，有利于智能轮椅的功能扩展和升级。并且通过SolidWorks三维软件对智能轮椅结构进行实体设计，大大提高了轮椅的设计周期，减少了设计成本，优化了轮椅结构。2多功能智能轮

7、椅结构设计图1SolidWorks建模的智能轮椅坐姿结构网在进行多功能智能轮椅结构设计时，主要考虑了以下几点：3智能轮椅控制系统概述(1)轮椅尺寸设计应符合医疗护理要求并按照人机工程学原理进多功能智能轮椅控制系统示意图，如图2所示。智能轮椅控行选择，保证轮椅使用的舒适性；(2)轮椅结构的可靠性、稳定性制系统电路原理图，如图3所示。和安全性要符合医疗护理要求；(3)要考虑轮椅使用过程中护理3．1主控模块的一些情况，设计一些医护辅助装置以及其他的一些人性化装控制系统的微控制器采用SST89E564RD。它负责语音命令置，如：吊瓶架，伞架，书

8、桌，杂物袋等。信号、语音回放编码信号、摇杆控制信号、遥控控制信号、超声波通过SolidWorks三维软件对多功能智能轮椅进行建模设遇障信号的采集和直流电机PWM调速控制信号、超声波启动信计。SolidWor