基于DSP智能轮椅控制系统的研究与开发

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随着社会经济发展水平不断提高,各种社会保障机制日臻完善,人类生活医疗水平极大提高,平均寿命也相应有了很大的增长,人类已经进入老龄化时代。全球人口老龄化引发了大量严峻问题,比如老年人的看护和医疗问题。另外,由于种种交通事故、自然灾害和各种疾病,每年均有成千上万的人丧失一种或多种能力(如行走、动手能力等),这同样给社会和个人带来极大不便。随着人类文明程度的提高和思想的转变,这些行动不便人士越来越希望借助高新技术来提高自己的生活质量和行为自由度。因此,辅助行动不便人士的智能轮椅的研究已经成为全球关注的焦点。针对这种全球性问题,本课题研究智能轮椅的控制系统,以期实现更加安全合理的控制系统。本文智能轮椅控制系统采用上位机STM32F103VC和下位机TMS320F2812的控制结构模式。上位机STM32F103VC负责控制手柄信号采集,腕势控制器信息处理,语音控制,呼吸控制和LCD等人机界面工作;同时,上位机实时监测轮椅电池电量并显示,上位机和下位机之间通过各自带的CAN总线进行通讯。下位机的任务:负责完成智能轮椅的运动控制,基于T-S模糊神经网路的多传感器信息融合算法的处理,利用TMS320的高速运算控制能力实现系统监测和控制的实时性。本课题软件设计方面主要完成TMS320F2812电机运动控制代码的开发(电机速度PWM控制),滤波算法的设计,模糊神经网络算法,人机界面控制软件的设计。硬件设计包括系统电源、时钟、存储器、LCD、JTAG、RS232,手柄控制电路,腕势信息采集电路,电机驱动电路设计等。本课题就智能轮椅控制系统展开研究与开发,主要论述了本课题的目的和意义,智能轮椅产业的趋势、国内外的研究现状,控制系统的结构方案;根据需求设计智能轮椅关键参数,进而研究智能轮椅控制系统软、硬件总体设计及详细设计;最后,对系统程序和算法进行软件仿真测试和关键部分的综合测试。本设计具有良好的人机接口界面,安全高效的的控制策略,模块化设计使得各部分功能可以根据不同的应用对象而配置。
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