基于多传感器的爬楼轮椅底盘机构控制策略研究

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1、基于多传感器的爬楼轮椅底盘机构控制策略研究柳姗姗曹东兴王超范柳彬河北工业大学机械学院摘要：为了使底盘机构能够准确地辅助轮椅实现爬楼动作，为其安装检测楼梯环境信息的传感器系统，包括检测踏而与踢而距离的超声波模块和红外线模块，以及检测底盘角度的传感器模块。给出了各传感器模块在底盘机构的位置布局，并通过各传感器模块检测获取底盘机构周围环境的楼梯信息;将采集的模拟数据信息,送入主控板数字信号处理器(DSP)进行融合处理，并采用多机串行通信模式将数据通过串行通信接口(SCI)模块传送至上位机，上位机经分析处理后向电机传送命令使其带动执行机构部件完成相应调节动作，实现对轮椅底盘机构的控制;将传感器的采集

2、结果在VC++6.0界面上实时显示。关键词：底盘机构;传感器;数字信号处理器;串行通信;上位机;作者简介：柳姗姗(1993-)，女，硕士研究生，研究方向为机电控制及自动化。作者简介：曹东兴，通讯作者，博士后，教授，E-mail:cad408@sina.com0收稿日期：2017-01-13基金：国家自然科学基金资助项目(51275152)Researchoncontrolstra/tegyofchassismechanismofclimbingwheelchairbasedonmulti一sensorsLIUShan-shanCAODong-xingWANGChaoFANLiu-binCol

3、legeofMechanicalEngineering,HebeiUniversityofTechnology;Abstract：Thesensorsystemisusedtodetectthesurroundingenvironmentinformation,includingultrasonicmoduleandinfraredmodulewhichdetectdistaneebetweentreadandplayplaneandsensormoduletodetectangleofchassisangle.Positionlayoutofthesensormoduleinchassis

4、mochanismisgivcnandthestairsinfonuationsurroundingthechassismechanismwillbedetectedaccuratelybyeachsensormodule.Thesimulateddatainformationwhichisacquiredbythesensormodulewillbesenttomastercontrolboarddigitalsignalprocessor(DSP)toimplementdatafusionprocessingandthedatawi11besenttoupperPCthroughseri

5、alcommunicationinterfacc(SCI)modulebythemulti-machincserialcommunicationmode.UpperPCsendcommandtotheelectricmotortodrivetheactuatorunittocompletethecorrespondingadjustmentaction,aimingatrealizingcontrolofchassismechanism.AcquisitionresuItsofsensorwillbedisplayedontheVC++6.0interface.Keyword：chassis

6、mechanism;sensor;digitalsignalprocessor(DSP);serialcommunication;upperPC;Received：2017-01-13o引言由于老年人和残疾人行动不便，出行均需要轮椅作为代步工具111。现有电动爬楼梯轮椅存在结构复杂，应用场合不够广泛，在爬楼越障时操纵复杂且不平稳等缺陷。针对现有技术的不足，提出了一种用于爬楼梯的轮腿式轮椅上的底盘机构，作为轮椅平稳安全上下楼梯、翻越障碍物、跨沟的主要辅助机构及1,配合环境感知系统屮各传感器模块对外界的环境信息进行采集，为电动轮椅爬楼越障提供准确的数据信息。通过主控板TMS320F2812DSP

7、对采集数据进行分析处理，并传送给上位机实时显示并下发正确的动作指令，以便底盘机构的相关执行部件能够做出准确的动作，辅助电动轮椅实现爬楼功能。1底盘机构上的传感器检测系统底盘机构可以辅助轮椅平稳上下楼梯，配合安装丁其上的超声波、红外线和角度传感器，实时检测底盘机构周围的环境信息，使轮椅做出准确的爬楼动作。1.1传感器的位置分布及作用安装在底盘机构上的传感器检测系统包括：2只红外线、2只超声波和4只角度传感器。根