（答辩稿）人性化轮椅设计（CAD图纸+DOC论文）

脚托用两杆支撑与轮椅架连接，脚托轴内固定个微型直流减速电机，电机轴与脚托踏板连接，踏板在水平和垂直位置有定位。

.人性化轮椅的动力及制动机构动力机构的组成本设计的动力机构采用由电动车的电机及车圈等改装的辐条式车轮总成。

这里选用卧龙公司的无刷电机。

组装后的车轮直径为.，宽为，轴宽为.。

制动机构的组成及结构人性化轮椅的刹车系统应充分保证乘坐者及行人的安全。

这就需要在不同的情况下实现不同程度的刹车，尤其是断电之后的刹车问题断电之后应该保证既可以刹车，又可以在人力作用下行驶。

人性化轮椅的制动机构由电动自行车的刹车盘电磁拉杆电磁拉杆套筒和机械拉杆构成。

断电作用的电磁拉杆，配合刹车套使用，带动刹车盘，实现断电刹车。

在系统启动时，通电撤销刹车的作用，在刹车时，断电即完成刹车作用在突然断电的情况下，起保护作用的电容可以实现轮椅的逐步刹车在断电的情况下，有时需要人力推动轮椅行驶，机械拉杆将电磁拉杆套筒放开，取消其刹车作用，刹车时只需将机械拉杆放置原位即可当使用机械拉杆驻车后，再次通电时，续手动将机械拉杆放置原位。

.电池及充电器电池的选用在上章介绍了现阶段电池的发展，电池的容量和质量直接决定人性化轮椅的使用时间。

这里我选用海宝公司的的镍氢电池。

此电池组由四块的电池串连组成，其次充电时间为个小时，可行驶。

充电器的选用由于选用的电池的容量较大，所以与其配套的充电器应是性能较好，充电电流较平稳的。

这里选用路易达充电器。

.其它附属设备为了满足不同使用者在不同环境下的使用要求，人性化轮椅选配了些附属的设备。

它包括大灯转向灯杂物筐伞架小桌。

.本章小节本章对轮椅的各部分组成进行设计，并详细设计了液压提升系统。

由于本设计主要研究人性化轮椅的控制部分，所以对本章的部分设计并不十分详细。

人性化轮椅控制系统设计人性化轮椅采用电动及自动控制代替手动的操作，其主要控制动力系统和其它各部分电路。

.基于单片机的系统控制策略研究控制系统的整体构成在其它硬件条件相同的情况下，控制系统决定着电动轮椅的性能，相当于系统的神经中枢发出控制命令及处理各种异常情况。

它的作用如下.使电动轮椅操作灵活舒适提高电机和蓄电池的效率，节省能源.保护电机及蓄电池降低电动轮椅在受到破坏时的损伤程度.保障使用者和他人的人身安全。

本文设计的电动轮椅控制系统主要由以下几部分组成以单片机为核心的主控电路以为核心的驱动电路功率逆变电路位置信号处理电路电流信号处理电路以及些外围辅助电路。

控制电路的主要功能是完成电机的起动换相调速差速制动等控制并实现对电机电池的保护驱动电路的主要功能是利用的自举技术驱动功率管控制电机电流而外围辅助电路主要完成信号的采样对电路的供电发出报警信号等功能。

系统原理框图如图所示。

图系统原理框图РисунокБлоксхемасистемыункциональная系统主要控制策略概述直流电源通过构成的逆变桥向供电，单片机在新的采样周期到来时，先判断系统的状态，如是静止状态则用软件开环起动，当达到定速度后再切换到常规换相运行状态。

“软启动”的电控方案解决了零状态起步耗电大的问题，大幅度地提高了次充电的续行里程。

常规的换相运行是直接根据位置传感器传来的信号进行换相控制，同时将电机速度反馈信号和手把给定的速度信号相减，得出偏差，经过控制算法得出控制量。

再以控制量驱动步进电机，带动电位器，输入给驱动电路，由驱动电路调节逆变器的输出电压，就调节了电机的电磁转矩当电磁转矩和负载转矩平衡时，系统的速度便达到了给定。

故障检测与系统保护个控制系统能否正常工作，除了各环节能保证正常工作外，各环节之间的参数定能绝对匹配，加之些外在干扰因素对系统的影响，系统有可能发生故障。

当系统出现意外故障时，如不及时处理，便会造成损坏功率管和其它设备的严重后果。

所以必须设置保护环节，及时封锁系统输出，切断主回路电源，使系统停止工作。

完善的保护环节不但可以延长系统的使用寿命，而且使其可靠性大大提高，也保障了使用者的安全。

本系统设置了过压欠压过流及功率器件的保护等保护环节，并根据简单可靠原则设计了具体的保护电路。

过压和欠压保护主要是针对蓄电池设置的，在运行过程中，电池的稳定性对系统是至关重要的。

由第二章对蓄电池特性分析可知，当端电压下降到其终止电压时，必须停止放电，否则会损坏电池。

因此，要在蓄电池正极与地之间串上分压电阻，然后进行采样，单片机根据采样结果判断电池是否正常工作，如发生过压或欠压，立即发出誉报，并切断电源以保护电池。

过流保护由两个部分组成，个是直流回路的过流保护，另个是相电流的过流保护。

前者是在直流侧近地端串上个电阻，将放大后的信号传给驱动集成电路，利用其内部的过流直通过压欠压等检测功能，在发生故障时将故障信号输出给单片机，有单片机控制继电器，使加在绕组上的电压值不能太高，这样就起到了过流保护作用。

相电流的保护与直流侧主回路的保护是相近的，都是通过软件的电流环来进行钳位控制，只是控制的初始设置不同，般来说，相电流的过流保护值为直流侧的。

功率场效应晶体管在控制系统中有其独特的优点，但它的薄弱之处是栅极绝缘易被击穿损坏，栅源间电压不得超过，般认为绝缘栅场效应管易受各种静电感应而击穿栅极绝缘。

以下是功率的保护措施.静电击穿的防护功率输入阻抗极高，在高静电场情况下，电荷难以泄漏，容易使栅极绝缘薄氧化层击穿，造成栅源短路，或因功率太大使栅极引线断开造成栅极或源极开路。

因此，在电路中，要保证栅源间外人性化轮椅设计摘要人性化，轮椅，设计，毕业设计，全套，图纸摘要目前，随着我国社会的发展，需要照顾的高龄者和肢体残疾者数量逐渐增多，给社会的发展带来了定的负面影响。

为了使他们在衣食住行等方面尽可能自立，本文设计了款人性化电动轮椅。

本文对电动轮椅的结构和控制技术及其发展进行了简要的介绍，详细设计了人性化轮椅的液压升降系统。

本文简述了单片机的发展状况，介绍了本系统采用的新款单片机的功能特性结合其控制特点设计了本系统的整体结构，并对各环节的控制策略进行了详细的分析与探讨。

概述了系统硬件的组成，将几个关键控制电路的设计思想做了详细介绍，还对硬件的可靠性设计进行了讨论。

结合单片机的编程特性对系统的软件设计思想进行了分析，详细介绍了主程序及几个主要的功能模块的实现方法并就本文实际应用介绍了软件可靠性设计的重要性。

人性化轮椅是以人体工程学为基础而设计的新型电动轮椅。

它的功能结构以及控制，处处体现它的人性化。

前言前几年由于我们国家实行了独生子女政策，所以预测年高龄者人数将达到百分之三十。

在未来几年内我国将不可避免的要面对困扰西方国家多年的人口老龄化问题，据调查在未来三年内老龄人口将达三亿。

人口迅速老化，已成为制约经济我国社会发展的枚定时炸弹。

专家普遍认为，我国这个全球人口最多的国家正面临世界各国从未遇过的场人口危机，即不远的将来我们国家有劳动能力的人的数量要大幅度减少，而需要照顾的高龄者的人数将要增加。

此外随着科技的进步工业的发展环境的污染交通的紧张，使得意外事故频繁发生，残疾人数还在急剧增加，我国的残疾人口每年以七十至八十万的速度增长，就是说，每天增加二千多名残疾人，每四十秒钟左右就要增加名残疾人。

到目前为止，数据显示按照年抽样调查的标准，我国的残疾人口都已经突破六千万，这其中很大部分是丧失行走能力的人，这些残疾人的权益也需要得到保障，残疾群体的特殊需求需要得到社会的关注。

以上所有这些无论是高龄者还是残疾者在丧失行走能力的情形下显然对我国经济的未来发展是非常不利的。

为了节省劳动力，让有劳动能力的人为国家作贡献创造社会财富，就应该使需要照顾的高龄者肢体残疾者在衣食住行等方面尽可能自立。

因此基于这样的考虑，对于这方面的基础研究和产品设备开发将成为我们国家未来经济发展的重要课题。

其中电动轮椅是个重要的研究课题。

电动轮椅的使用者是不能正常走路的残疾人或脑部腿脚疾病的患者，当然，它也可以作为代步工具，用在高尔夫球场等诸多场合现在市场上有很多电动轮椅，能实现很多普通轮椅不能完成的功能，但是，他们多数是在现有普通轮椅的基础上增加了电动动力的功能和控制系统，功能单，很难满足使用者的些特殊需要。

而它们的价格在元不等。

那么，功能强大，成本较低的轮椅就有很大的市场空间。

我在现有电动轮椅基础上将其功能进行改进，使其更加人性化，更适合使用者及市场的需要。

人性化轮椅概述本章简述现有电动轮椅的基本结构及特点，电机及其控制技术，电池技术，介绍新型人性化轮椅的改进和创新，进步说明本设计的意义。

.电动轮椅的组成部分及其特点电动轮椅的组成部分普通轮椅的主要组成部分有轮椅架，轮，制动装置，座垫和靠背。

轮椅架有固定式和折叠式两种。

固定式结构简单，强度和刚度好折叠式折起后体积小，便于携带。

轮椅两侧扶手有固定式和可拆卸式两种。

可拆卸式方便使用者在轮椅与床汽车等之间的转移。

轮椅架多为薄壁钢管制成，表面镀铬烤漆或喷塑。

高档轮椅架采用合金材料，以减轻轮椅重量。

轮轮椅装有对大轮和对小轮，每个大轮都装有驱动轮圈，使用者双手驱动轮圈使轮椅前进后退或转向。

对前小轮，可自由转动。

其轮胎分为充气和实芯两种。

制动装置轮椅的制动装置均采用手扳式刹车，起驻车作用。

座垫和靠背采用人造革尼龙牛津布等材料。

电动轮椅在普通轮椅的基础上，增加了动力部分操纵制动部分电气仪表部分。

动力部分通常由蓄电池和电机构成，是电动轮椅的动力来源。

其性能的好坏，直接影响电动轮椅的动力性和经济性。

操纵制动部分的作用是直接控制行车方向行驶速度制动等，以确保电动轮椅行驶安全。

它由操控手柄控制器制动装置等组成。

电气仪表装置是保证车辆安全行驶并反映车辆运动状态的主要装置，它使骑行者能正确有效地对车辆行驶适时地进行控制。

它由速度显示装置充电器等组成。

电动轮椅的特点做为轮椅的扩展产品，电动轮椅有以下几个特点无污染电动轮椅是以蓄电池发出的电能作为驱动能源，运行过程中无废气排放，不会对大气造成污染低噪音振动小电动轮椅采用电动机驱动，与用内燃机的机动轮椅相比，运行中产生的噪音显著减小，通常要低，且运行比较平稳效率高燃油助动车的效率般只有左右，而电动轮椅采用电机驱动系统，无空转损失，电池能量的以上转化为动力安全易维护电动轮椅的最高时速限制在以内，可以快速起停，安全可靠。

蓄电池是免维护的，电机的故障率也较低易操作只要有支手能用，就可以控制电动轮椅的行驶，从而使那些需要照顾的人生活可以自理。

.电机及其控制技术的发展电机的发展电机是电动轮椅的关键部件。

为使电动轮椅有良好的使用性能，驱动电机应具有宽调速范围高转速和足够大的起动转矩。

此外，由于电动轮椅的驱动电机是车载形式运行的，这要求电机体积小重量轻效率高且具有较好的能量回馈性能。

永磁有刷直流电动机是发展历史最悠久的电机，它的制造水平早已达到了成熟阶段，且具有较高的运行可靠性良好的调速性能较大的过载能力和简单的控制方法，因而在早期被广泛采用。

但是直流机的噪音较大，它采用电刷和换向器进行电流换相，会产生电火花，而且碳刷容易磨损损坏，增大维护维修难度增加使用成本。

稀土永磁无刷直流电机是近年发展起来的类电机，由于电力电子技术，微电子技术，微机和稀土永磁材料的发展为无刷直流电机的研究奠定了基础.目前无刷直流电机的发展已经和大功率开关器