浅谈一种电动轮椅控制器设计

随着老龄化社会的不断加重,一些健康辅助器械的需求不断增加,其中电动轮椅的需求量很大。目前市面上的普通电动轮椅仅能实现前进、后退、转向等简单的运动控制,已经不能满足日益多样化的需求。本文针对普通的电动轮椅设计了一种控制系统,利用Arduino控制器作为主控,加入语言传感器、超声波传感器等传感器,可以实现电动轮椅的智能控制。     

一种可折叠电动轮椅的设计

针对可折叠电动轮椅折叠效果不理想问题,运用并联机构设计一款可快速实现折叠与展开的新型电动轮椅。首先通过对市场上主流的两种折叠方式的分析进行可折叠电动轮椅的概念设计,并构思其总体方案,然后基于符号法对折叠机构进行数学建模,利用解析法并通过构建静力学和动力学方程组对折叠机构进行静力学和动力学分析,再结合人机工程学原理和力学分析结果,对折叠机构进行符号建模并进行力学综合,完成可折叠电动轮椅车基本尺寸的设计,根据力学分析的结果,利用MATLAB软件分析杆件尺寸对压力角、传动角和杆件作用力的影响,最后对轮椅车进行具体结构的设计。此电动轮椅不仅便于折叠与展开,而且折叠前后轮椅车的尺寸有明显变化,折叠效果较为理想。     

基于物联网的电动轮椅控制系统研究

基于物联网技术,实现了电动轮椅控制系统的联网化设计。将压力传感器、电流传感器等传感器整合应用,并借助微处理器ESP8266和直流电机驱动板等,实现了电动轮椅远程提供用户信息、用户远程控制和监控轮椅的目的。使用达南美克控制器作为基本控制器,开发物联网控制器(IoT控制器)以实现电动轮椅的联网功能,两组控制器可以相互独立工作。用户通过IoT控制器能够监控轮椅的运行状态、使用者的乘坐状态和远程控制轮椅。测试结果表明,该控制系统运行稳定,符合研究目的。     

基于感性意向的电动轮椅造型设计

为使电动轮椅造型设计更加人性化,更符合老年、残疾人用户的心理需求和造型审美,以感性工学理论为基础,运用因子分析法筛选感性意象词汇,并提取设计要素;运用SD法进行调研,获取感性意象与设计要素的关系,应用数量化理论Ⅰ类方法构建电动轮椅感性意象与设计要素之间的关系模型,为电动轮椅造型设计研究提供参考。     

一种新型模块化电动轮椅的设计研究

采用模块化设计思想提出了一种新型模块化可卧立可爬梯的电动轮椅总体设计方案,并依次给出了助行、爬梯、卧立3个核心模块及多功能模块的设计,在此基础上,利用键合图法建立该轮椅的动力学模型,对其进行了动力学特性仿真,验证了整个系统的可行性和有效性.     

可站立式电动轮椅机构设计及运动学仿真

提出一种可站立式电动轮椅机构的设计方案,分析其工作原理,建立了数学模型.根据人机工程学中的人体结构测量数据及机构几何关系,设计了各杆参数.运用UG NX5对机构进行了运动仿真,得到各铰链点的位移曲线,验证了机构设计的合理性和方案的可行性.     

一种新型可卧立电动轮椅的研制与设计

采用模块化设计思想,提出了一种新型可卧立可爬梯电动轮椅的总体设计方案,并依次给出了助行模块、爬梯模块和卧立模块3个核心模块及多功能模块的设计.并在此基础上,利用键合图法建立该车的动力学模型,对其进行了动力学特性仿真,验证了整个系统的可行性和有效性.     

新型轮-履复合电动轮椅设计与实现

针对很多下肢障碍者或老年人对平地高效移动和安全上下楼梯的需求,设计了一种新型轮—履复合电动轮椅。提出了该新型轮-履复合电动轮椅的技术方案,结合功能需求对其机械结构和控制系统进行了设计;分析了电动轮椅以履带式移动模式上下楼梯的过程并进行了图解说明;制作了电动轮椅的样机并进行了上楼梯实验。结果表明,所设计的新型轮-履复合电动轮椅能够同时实现平地高效移动和安全上下楼梯的功能。     

具有爬梯功能的新型电动轮椅

针对老年人及残障人士上下楼梯困难的问题,设计了具有爬梯功能的新型电动轮椅.介绍了这一电动轮椅的机械结构,对这一电动轮椅进行了有限元分析,并进行了履带与楼梯的接触过程分析.通过样机测试,确认这一电动轮椅具备爬梯功能.     

新型多功能电动轮椅的研制

利用蓄电池和幅条电动机组合,实现由原来普通的手动控制到现在的手动、电动控制的双重功能,并利用自制的手柄和辅助装置实现轮椅的控制和转向等功能.驱动部分采用有刷幅条电机的后轮驱动.幅条电机传动具有转矩大、噪音低、效率高、耗电少、寿命长、绿色环保等优点,克服了链传动噪声大、冲击大、传动不平稳等缺点,且外观新颖,改装后便于轮椅折叠;控制部分采用采用平等四边形连杆机构,结构简单,并实现了大角度的转向控制和两轮同步运动,同时增加轮椅在行进中的稳定性,而且起到防倒的功能,遇上下坡也能自主掌控.安全性高;制动部分采用特制的涨刹机构,连到前后手柄都可以制动,安全性高.同时研制出按摩坐垫、方便用的马桶、遮阳用的万向可调节伞架、吃饭看书用的桌架、靠背调节机构以及专门为此轮椅设计的集照明和转向用的一体灯.     

一种星轮式爬楼梯电动轮椅设计

设计了一款三星轮式爬楼梯电动轮椅,其中一个星轮为轮毂电机。采用三星轮机构实现爬楼越障,采用轮毂电机驱动轮椅平地行驶,实现了爬楼功能和电动轮椅功能的有机结合。爬升装置是爬楼梯轮椅的关键,在深入研究爬楼梯轮椅工作机理基础上,充分考虑爬楼梯轮椅爬升装置的结构和尺寸以及爬升功率、安全性等要求,在对爬升装置设计的同时还对轮椅行走环节进行了设计。经过性能分析,设计的爬楼梯轮椅达到了功能要求,并具有乘坐安全、爬楼梯稳定、控制容易以及操作简单等特点。     

新型自动爬楼梯轮椅的设计

设计了一款新型自动爬楼梯轮椅,可帮助残疾人上下楼梯以及平地行走。上下楼梯装置采用腿式结构,由机械脚和轮子交替支撑,模拟人上下楼梯的过程。设置了微调机构,可调节座椅角度,保持座椅始终水平。分析了上下楼梯过程中重心的变化,结果表明该轮椅设计制造合理,可作为残疾人士上下楼梯的代步工具。     

座面可调电动轮椅的机构运动仿真

通过运动仿真,对座面可调的多功能轮椅进行机构设计。基于人机工程学及位姿分析,设计各构件尺寸。在MATLAB中建立轮椅运动学模型,通过仿真分析得到了各刚体关键铰接点的位移、速度、加速度等参数。将得到的运动学参数与轮椅的功能要求进行比较,对轮椅整车机构进行修正。所设计的轮椅能辅助残障者实现坐立、站立、平躺等多种姿态间的转变,也便于轮椅与其它康复设备的安全对接。多刚体运动学仿真方法能更直观进行机构功能分析,从而缩短设计周期。     

行星轮式爬楼梯轮椅的设计与分析

针对老年人和身体残障人士安全地爬楼和在地面上高效移动的需求,设计了一种行星轮式电动爬楼梯轮椅,详细介绍了该轮椅机构组成、控制系统及其功能特点。通过建立基于拉格朗日方程的行星轮组动态模型,研究了不同等效转矩下行星轮组的角加速度曲线,详细分析了轮椅在爬楼梯过程中的稳定裕度。研究表明,防倾翻支架能有效地提高轮椅爬楼的稳定性。该行星轮式爬楼梯轮椅能够安全有效地帮助老年人和身体残障人士,满足日常出行与攀爬楼梯的实际需求。     

可直立行走的电动助步轮椅的步态分析

现代社会的老年人和下肢残疾人日益增多,由于他们行动不便,他们的生活受到了很大的影响.提出了一种新型的代步工具:助步轮椅,不仅能够起到轮椅的作用,还可以站立起来直立行走,帮助使用者跨越障碍或者上下楼梯等.根据助步轮椅的设计要求,分析了助步轮椅的运动模型和力学模型.在数学模型的基础上,设计了助步轮椅的静态行走步态,并分析了这种静态步态的运动稳定性,最后计算了助步轮椅各个关节所需要的运动参数,为以后的机械结构设计、驱动系统设计和控制系统设计做好了准备.     

电动轮椅椅面平衡控制系统设计

为了调整电动轮椅椅面因上坡和下坡时由于重力造成的椅面倾斜,提高乘坐的舒适度,设计开发了轮椅椅面平衡控制系统和椅面平衡调整机构。基于ATmega16系列单片机,三轴加速度传感器MMA7361芯片,设计了单片机及传感器的外围电路、步进电机驱动电路和电源电路,实现了对轮椅椅面的实时检测与控制。系统具有信号调理功能,防震能力强,能够快速检测椅面的倾斜角度,具有高灵敏度。实验结果表明,设计开发的电动轮椅平衡控制系统的角度误差δ<1°,响应时间t<1s,性能参数均符合电动轮椅使用标准,达到使用要求。     

基于LabVIEW的电动飞行器带载试验数据采集监控系统

针对电动飞行器带载旋桨试验系统需要在运行过程中监控分析试验状态,提出基于LabVIEW的电动飞行器带载试验数据采集监控系统。通过转速、转矩、拉力、温度等传感器多点采集系统信息;采用NI采集卡等硬件搭建系统,实现对电动飞行器螺旋桨数据采集和处理;利用LabVIEW软件记录分析转速、转矩、拉力等数据变化,为电动飞行器试飞提供数据支持。试验证明,可实现对电动飞行器的带载试验数据采集监控。