人性化轮椅设计
上传者:佚名(2354577)| 上传时间:2019-05-14 20:00:20

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人性化轮椅设计

1、成本增高,限制了它的发展和应用。随着微处理器的迅速发展和推广,控制器由模拟式转换成了数模混合式,并进一步发展到全数字式,技术的进步使得许多模拟器件难以实现的功能都可以方便地用软件实现,使系统的可靠性和智能化水平大大提高。全数字系统简化了硬件,缩小了装置体积,消除了温度变化的影响,升级换代十分容易,控制精度不断提高,重复性能也更好了。目前市场上微处理器品种繁多,档次、性能各不相同,不同的厂商生产的微处理器都各有特点。有的价格低廉但功能不够完善,速度慢,如传统的单片机有的具有高速的数字处理能力,能实现一些复杂的控制算法,但价格不菲,如DSP微处理器[]。本论文根据电动轮椅控制系统的功能设计要求,希望选用的微处理器具有响应速度快、功耗低、体积小、价格低廉以及组成系统时所需要的外围器件少的特点。分析对比各类控制器后决定采用ATMEL推出的一款具有极高性能价格比的AVR单片机Atmega,配合电动自行车无刷电机控制器使用。。2、的生命力。与其它电机相比它具有几个明显优点:①永磁无刷直流电机没有电刷、而是利用电子换相,故克服了任何由电刷引起的问题。②永磁体安装在转子上、电枢绕组装在定子上,故导热性能好,产生的热量更容易散发出去结构也变得简单,并且节省了空间使其磁场损失也得到了减少。它的效率与转速永远保持同步关系,不会发生失步、震荡等现象,在节约能量方面也有明显优势。从电动轮椅的性能要求看,无刷直流电机即具有直流电机动态特性好、调速性能优良的特点,又具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等优点,且电磁转矩大、脉动小从结构要求看,这类电机轴向尺寸短,铁心外径较大,结构上为扁平式,可方便的安装在轮椅的后轮轴上,在其工作时力矩直接加到后轮上,不工作时可像普通轮椅那样人工骑行,因此近几年无刷直流电机在电动轮椅中的应用处于上升趋势[]。 电机控制技术的发展近些年来,随着现代电力电子技术、控制技术和计算机技术的发展,电机的应用技术也得到了进一步发展,新产。>3、、新技术层出不穷。由于应用了电力电子技术,电机的控制技术变得更加灵活,效率也更高了。己由过去简单的起停控制、提供动力为目的应用,上升到对其速度、位置、转矩等进行精确的控制,以及这些被控量的综合控制,使被控制的机械运动更符合预想要求。因此现代电机控制技术离不开功率器件和电机控制器的发展电机控制器是无刷直流电动机正常运行并实现各种调速伺服功能的指挥中心,它主要完成以下功能:对各种信号进行逻辑综合,以给驱动电路提供各种控制信号产生PWM调制信号,实现电机的调速对电机进行速度环和电流环调节,使系统具有较好的动态和静态性能实现短路、过流、欠压等故障保护功能[]。现代控制技术的发展与微处理器的发展息息相关,每一次微处理器的进步推动了控制技术的一次飞跃。在微处理器出现之前,控制器只能由模拟系统构成。由模拟器件构成的控制器只能实现简单的控制,功能单一升级换代困难,而且由分立器件构成的系统控制精度不高,温度漂移,器件老化严重,使得维护。4、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dB,且运行比较平稳效率高:燃油助动车的效率一般只有%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kmh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:只要有一支手能用,就可以控制电动轮椅的行驶,从而使那些需要照顾的人。5、性。 人性化轮椅的总体设计 总体设计方案设计在上一章中介绍过,人性化轮椅是对现有电动轮椅进行改进,让其人性化,充分满足人体工程学要求。轮椅是由座椅总成、支架、扶手、脚托、动力及制动机构、电池和充电器、其它附属设备构成。为了节约设计时间,并实现更强大的功能,我在一些功能模块的设计上采用现有的设备进行改进,而在一些特殊的设备上进行独立的设计。 座椅总成设计人性化轮椅的一大改进就是座椅的改进。普通轮椅和电动的座椅仅使用人造革、尼龙牛津布等材料做可折叠薄层或小型沙发式的结构,长期乘坐轮椅,对于轮椅使用者来说,是非常痛苦的。人性化轮椅座椅总成采用类似汽车可调座椅的设计,头枕的高度,靠背角度都可以调节,并在汽车座椅设计的基础上,增加了腿托,以此增加乘坐轮椅的舒适性。 头枕设计轿车的座椅头枕多数采用中空或中间有凹槽的设计,其流线形的设计使乘坐者的头部部分接触头枕,避免过分压迫头部神经。人性化轮椅在普通轮椅的基础上增加了头枕。头枕应。6、人性化,轮椅,设计,毕业设计,全套,图纸ltgt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一定的负面影响。为了使他们在衣食住行等方面尽可能自立,本文设计了一款人性化电动轮椅。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AVR单片机ATmega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AVR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。7、动车辆加速或是制动期间,可以提供很大的功率输出或能力吸收。它作为化学蓄电池的辅助能源,可以显著减小电动车辆对化学蓄电池的尖峰功率输出的要求,在电动车辆中的应用也越来越受到重视[][]。 人性化轮椅的改进与创新电动轮椅在功能上相对普通轮椅有很大的改进和提高,但它本身也有很多可以改进的地方。电动轮椅应该方便其使用者操作,在普通轮椅的基础上增加乘坐的舒适性。本设计主要针对电动轮椅的动力和操控设备进行改进,以满足使用者的需要。普通电动轮椅的可操控性并不很好,其调速、转向,都不是十分灵活,这对于身体以缺陷的轮椅使用者来说,是十分不便的。本设计就是利用先进的操作、控制系统,方便使用者使用,并采用合理的配件和控制电路,提高电动轮椅的效率。现在的电动轮椅,座椅和一些辅助设备并不能满足舒适性的要求,甚至,在一些情况下,会危及到使用者的健康和安全。本设计针对现有轮椅的座椅和一些辅助设备,如轮椅架、扶手、脚托等进行必要的改进,增强轮椅的舒。8、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国家未来经济发展的重要课题。其中电动轮椅是一个重要的研究课题。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,功能单一,很难满足使用者的一些特殊需要。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。9、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一类电机,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件、专用集成电路、稀土永磁材料、微机、新型控制理论及电机理论的发展紧密结合,显示出广泛的应用前景和强。10、几年由于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、我国社会发展的一枚定时炸弹。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一场人口危机,即不远的将来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一名残疾人。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,这其中很大一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。11、论文的后续章节中将对其作详细介绍。 电池技术的发展电池的制造技术近几年来发展很迅速,但它仍是现阶段制约所有电动车辆技术发展的瓶颈技术。车载蓄电池要求有高的比能量、比功率、循环使用寿命、低成本和合理地运行环境以及便于回收等特性。蓄电池的性能直接制约着电动车辆的动力性能指标和一次充电的续行里程。目前,对蓄电池的研究,一方面是对传统铅酸蓄电池的改进和新型蓄电池的研制。近几年开发出的新型化学电池主要有:镍铁电池、镍锡电池、镍金属氢化物电池、纳硫电池、锂电池、锌电池等。与传统的铅酸电池相比,这些新型电池在性能上已经有了很大的提升,但在功率密度上还不能和燃油相媲美。另一方面,燃料电池和超级电容的出现与兴起给电动车辆用动力电池提供了新的发展方向一般燃料电池比能量都高于铅酸电池,其应用的主要难点在于如何缩小反应装置和提高反应速度,同时安全性问题和制造价格问题还有待进一步完善。超级电容的额定电压虽然很低,但短时大功率输出特性良好,在电。12、绍新型人性化轮椅的改进和创新,进一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:轮椅装有一对大轮和一对小轮,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。一对前小轮,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。