随着人口老龄化问题越来越严重的影响以及人们生活水平的提高,无论是高龄老人还是先天或后天肢残者对轮椅等辅助步行工具的需求将日益迫切。但是目前的电动轮椅大都是采用前被动轮加后驱动轮的形式,这种类型的轮椅的一个很大的缺陷是回转半径太大,例如简单的向两侧的调整将需要绕过较大的距离,这对行走不便的人来说,在狭小的空间内是不可能实现的。而在现实生活中步行能力弱的高龄者不只是需要外出,更为重要的是室内的饮食,洗衣,办公等。因此开发一种既能在开阔的地方自由运行,又能适应于室内或者别的狭小空间的全方向的电动轮椅将有很好的前景。 在这里提出一种新型的全方向电动轮椅其基本结构如下:轮椅采用六轮结构,其中电动轮椅的底部四个角上分别安装了四个被驱动轮,而底部的中心配置了具有回转轴的两个驱动轮。回转轴可以由一个电磁离合器来控制其状态即打开或关闭,这样实际上通过回转轴将轮椅分成了可控的两部分,这种结构为轮椅无回转半径下实现全方向运动提供可能,两驱动轮分别由两直流伺服电机通过减速装置带动,全方向运动依靠两电机转速的差动来实现。 在设计中主要确定了实现轮椅全方向运动的整体方案;对所确定的控制方案建立数学模型;选定了闭环伺服系统的各种器件;阐述了其基本的工作原理并对驱动器的各种设定用法进行了详尽的说明;就轮椅的控制系统的实现设计了一种可行的单片机系统,并编制了部分元件的初始化程序,对整个控制过程绘制出其总体的流程图,完成部分位置速度环节的程序设计。对于轮椅的直线运动和全方向运动这些基本的运动环节,提出了各自的控制方案。并对其进行计算机仿真试验,验证了控制方案的可行性。 本文建立的控制方案经试验和理论仿真证明了其可行性,对轮椅的全方向运动的控制方案的确定是一个可改进的过程,特别是对两驱动轮差动的实现需要经过多次的测试和试验,最后力争应使其既能快速响应又能平稳运行。另外在如能在这种新型轮椅增加更多传感器件,解决轮椅的避障和定位功能,将为这种类似与移动机器人的轮椅的智能化提供可能。