进入本世纪后,随着中国老龄化程度不断加深,残疾人以及老年行动不便人士的数量快速上升,对智能化轮椅的需求越来越迫切。对于很多轮椅用户来说,其生理反应速度较慢,对轮椅的操控能力较弱,使得他们难以安全便捷地使用传统的非智能化轮椅。本文以智能轮椅为研究课题,主要针对轮椅在自动驾驶情况下进出窄门这一问题进行研究,寻找安全、舒适和高效的方法。相较于室外道路导航而言,自动驾驶轮椅室内进出门过程中存着在近门环境下无法获取精确的GPS定位信息,以及定位精度要求高等问题。同时室内门的情况多种多样,难以预测,且轮椅自身因负荷变化等因素也会对轮椅的控制产生扰动。针对以上问题本文主要从轮椅软硬件系统设计、室内定位和室内导航这三个方面开展研究。本文的硬件系统分为遥控模块、主控模块、电机电源模块、多传感器模块四个部分。遥控模块负责人机交互;主控模块负责对系统资源整体调控及与嵌入式操作系统进行交互;电机电源模块负责控制轮椅直线或差速运动;多传感器模块负责环境感知和获取轮椅位姿。软件系统主要分为本地主控制程序、远程主控制程序、传感器控制程序。本地主控制程序负责为轮椅提供定位和导航;远程主控制程序负责通过手机实现对轮椅控制、标定和报警;传感器控制程序负责对传感器数据进行采集、标定和校准。对于轮椅室内定位,本文综合使用基于EKF的INS定位和基于最小二乘的UWB定位方法,采用基于级联EKF的UWB/INS组合定位,来实现在室内环境下的高精度定位。该方法首先通过对INS的定位数据进行EKF四元数解算,然后用其结果来判定UWB定位NLOS误差,最后使用基于EKF的UWB数据来对INS数据进行校准,从而提高室内定位的精度。对于室内轮椅导航,本文使用多传感器融合方法来实现对环境的感知,主要通过轮椅前方安装的固态激光雷达来获取轮椅前方点云数据,使用EKF进行数据处理,并与轮椅姿态传感器获取的数据进行融合,获取环境信息,然后用其结果进行路径规划和自动避障。本文对传统人工势场法进行了改进,避免了容易进入局部极小值陷阱的缺陷,并使用RS优化规划路径,通过虚拟引力和斥力来实现高质量的路径规划与自动避障。本文设计实现的自动驾驶轮椅,在仿真环境和室内真实环境下进行了多姿态的进出窄门实验,多次实验结果表明,能够达到轮椅安全、舒适及高效自主行驶进出门的要求。