一种平地、爬楼两用助行装置的驱动系统设计

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如今,随着行动不便的老年人和下肢残疾者不断增多,轮椅的使用人数每年不断增加,然而普通轮椅毕竟有着很多局限性,在很多场合下无法行动,特别是对于需要爬楼的情况,给轮椅使用者带来了较大的不便,所以为了能够让普通轮椅具有爬楼的功能,本文给出了相关的驱动控制系统方案。首先,介绍了自制的爬楼助行装置和普通轮椅组装而成的爬楼轮椅,并根据爬楼轮椅性能指标选择了合适的驱动电机,并给出了合适的供电方案,对供电电池进行了选型。再根据爬楼轮椅在工作时的控制要求,对爬楼电机和平地电机分别给出了合理的驱动方案,爬楼电机由主控制器和IPM驱动,而平地电机由专用驱动芯片和IPM驱动。其次,依据提出的电机驱动方案,将驱动板划分为多个模块分别进行芯片选型和硬件设计,主要模块包括:电源模块,信号缓冲模块,光电隔离模块,驱动模块,智能功率模块。整个驱动板将爬楼电机和平地电机的驱动系统整合在一块电路板上,节省了资源,也使得驱动系统更加紧凑。然后,按照给出的电机驱动方案,对驱动控制系统分块进行了软件设计,主要包括爬楼电机的双闭环控制算法,通讯模块以及位置检测模块,电流检测模块等。爬楼电机的闭环控制由主控制器结合位置信号反馈和电流信号反馈实现,而平地电机由专用无刷直流电机驱动芯片从硬件上实现闭环控制.最后,根据已有的软硬件方案,分别对各个模块进行测试,再结合爬楼装置进行系统联调,验证了整个爬楼轮椅驱动控制系统的可行性。
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