（优秀毕业全套设计）人性化轮椅设计

其管子内径式中液体流量流速，对于吸油管般取以下。

对于压油管压力高管道短或油黏度小的情况取大值，反之取小值。

局部或特殊情况可取。

参照液压系统各元件的流量选择管径单位为油箱到泵管接头连接螺纹泵到马达.往复缸管恒压港管管接头，确定油箱容积油箱的有效容积按下式计算式中液压泵每分钟排出的压力油的容积，经验系数，本系统取绘制正式液压系统工作图系统工作原理首先使手动换向阀左位代替中位，给各执行元件供油。

工作液体首先流向施加恒压力的油缸的左腔，当油缸压力上升到预先的调定值，在定压减压阀的作用下保持恒压。

工作液体便推开顺序阀，经过调速阀后流进电磁换向阀，多余液体经溢流阀回油箱。

先使双电磁换向阀左端通电，单电磁换向阀不通电，工作液体从马达和往复缸的左腔流入，使马达顺时针旋转，往复运动的差动缸活塞杆向外伸出。

当活塞杆伸到定程度，碰到行程开关，使电磁换向阀的左端断电，右端同时通电换向。

工作液体从马达和差动缸左腔流入，使马达返向运转，差动缸的活塞杆以与伸出相同的速度缩回。

在工作过程中，施加压力的油缸始终保持恒压。

当工作完成后，使手动换向阀的右端工作，马达和差动缸停止工作，工作液体从恒压缸右端流入，使活塞杆缩回，液体由油缸右端通过单向阀流回油箱，然后使手动换向阀复中位，完成工作。

图液压系统图РисунокГидровлическаясхема液压系统的稳定机构采用类似转椅中的导柱，可以稳定轮椅的座椅，并可以顺利的完成升降动作。

.扶手设计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。

由于轮椅的使用者身材各不相同，人性化轮椅的扶手采用电动可调的设计。

根据不同年龄，不同身高及使用者在不同姿势下的需要，扶手的高度调节范围是，前后调节范围是。

可调扶手的调节采用齿轮齿条传动。

.脚托设计脚托，是为了使使用者的脚有个稳定的支撑，即在坐轮椅时，把脚放在脚托上，支撑下半身部分重量，避免压疮。

普通轮椅多采用手动或固定脚托，人性化轮椅采用同电源电压相同的直流减速电机带动脚托实现绕脚托轴旋转，以便于使用者上下轮椅。

根据人体工程学原理，脚托的最适合位置是距离座椅基准点约，距座椅最前端约。

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，要保证栅源间外施电压不要超过规定限制而且在取用搬运焊接等过程中人体尽量不要直接接触管，因为在干燥环境下活动的人体电位可高达几千伏甚至上万伏，如果处理不当就可能对器件造成永久性损坏。

过电压保护由于栅源阻抗很高，漏源间电压突然增加会通过极间电容耦合到栅极，使栅极绝缘击穿。

若为正向栅源电压增加，还会引起误导通。

为此应在栅源间并联电阻或齐那二极管约，绝对不允许开路。

而漏源之间也要外加保护电路以防止开关过程中因电压的突变而产生的漏极尖峰电压损坏管子。

可以采取齐那二极管钳位二极管钳位或缓冲电路等保护措施。

另外，当电机因意外突然停转时，电机绕组会产生瞬间的反向高压，损坏功率管。

如在系统直流母线上并联只高耐压电容。

在意外停机时，母线上产生的瞬间高压会由于电容两端电压不能突变而得到抑制。

过电流保护由于负载的变化可能会产生很大的冲击电流，以致超过器件的额定漏极峰值电流。

在这种情况下，主回路的电流采样电阻能迅速的将电流的变化情况，通过单片机内部的转换反映到电流调节环，要求系统能在微秒级的时间内将管关断，这就需要选用的单片机有.足够快的响应速度。

核心控制器件的选择基于以上对控制策略的分析与研究，本系统是个要求高速高效高可靠性的控制系统。

要由个能满足这些条件的控制器来控制系统的正常运行，并希望其价位适宜，这样才能事好的使研究成果向产品化发展。

因此，单片机的选型十分重要。

单片机微型计算机，简称单片机，因其主要用于控制，所以又称微控制器。

它在块芯片上集成了台微型计算机必需的基本功能部件，包括中央处理器只读寄存器输入输出口口，可编程定时器计数器等。

单片机具有集成度高功能强结构合理抗干扰性强和指令丰富的特点，它的应用打破了传统的设计思想，原来很多用模拟电路脉冲数字电路逻辑部件来实现的功能，现在都可通过软件来完成。

从年美国仙童公司生产出第块单片机开始，在短短几十年中，单片机发展迅速，由位位直到位单片机，目前位的超大规模集成电路单片机也已面世，同时性能也不断提高。

目前单片机已成为工控领域军事领域及日常生活中最广泛使用的控制系统。

高可靠性功能强高速度低功耗和低价位，直是衡量单片机性能的重要指标，也是单片机占领市场赖以生存的必要条件。

早期单片机主要由于工艺及设计水平不高功耗高和抗干扰性能差等原因，采用较高分频系数对时钟分频，使得指令周期长，执行速度慢。

公司推出的单片机，彻底打破这种就设计格局，废除了机器周期，抛弃复杂指令计算机追求指令完备的做法采用精简指令集，取指周期短，又可预取指令，实现流水作业，故可高速执行指令。

当然这种速度上的升跃，是以高可靠性为其后盾的。

在大家庭中尤为突出的是款新型高档单片机。

它是基于低功耗的位单片机，芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，具备高档单片机系列的全部性能和特点，且其价格仅与低档单片机相当，成为高档单片机中内部接口丰富功能齐全性能价格比最好的品种。

有如下特性.因为采用了先进的工精简指令集结构，所以具有足够快的运行速度，可达，是普通单片机的倍.个通道，可实现任意小于位相位和频率可调的脉宽调制输出.有个不同的独立中断源，并有特定的中断允许位，提高了系统的安全性.片内集成了较大容量的非易失性程序和数据存储器以及工作存储器，存储空间足以满足系统需要，并为系统的扩展提供了必要保证.个可编程口，可任意定义的输入输出方向驱动能力强，可直接驱动等大电流负载，且多数的口为复用口，除了作为通用数字使用外，其第二功能可作为芯片内部其他外围电路的接口.具有三个定时计数器，除了能够实现通常的定时和计数功能外，还具有捕捉比较脉宽调制输出实时时钟计数等更为强大的功能.带个位的和转换，可直接输入模拟