[发明专利]多姿态调整的电动轮椅车控制系统

摘要

本发明公开了一种多姿态调整的电动轮椅车控制系统，包括手操器模块，CAN通讯模块、控制器模块、差速电机驱动模块，电动推杆驱动模块，电源模块，其中：手操器模块用于对轮椅进行操作控制；手操器模块和控制器模块之间通过CAN通讯模块进行通信；控制器模块控制差速电机驱动模块驱动电机差速运行以及控制电动推杆驱动模块驱动电动推杆进行姿态调整；电源模块用于给手操器模块、控制器模块、CAN通讯模块、差速电机驱动模块，电动推杆驱动模块供电。通过本发明，能够解决电动轮椅车操纵杆分区控制、电动轮椅车多姿态调整和电机位置信息反馈监测的问题，使之更具有功能多样性、加减速平稳性，转弯运行舒适性和安全性、闭环柔滑的特性。

主权项

1.一种多姿态调整的电动轮椅车控制系统，包括手操器模块，CAN通讯模块，控制器模块，差速电机驱动模块，电动推杆驱动模块，电源模块，其特征在于:手操器模块用于采集轮椅车的操作控制信号，并将操作控制信号传输给控制器模块；手操器模块和控制器模块之间通过CAN通讯模块进行通信；控制器模块用于根据接收到的操作控制信号控制差速电机驱动模块驱动电机差速运行，或者用于控制电动推杆驱动模块驱动电动推杆进行轮椅车姿态调整；电源模块用于为手操器模块、控制器模块、CAN通讯模块、差速电机驱动模块、电动推杆驱动模块供电；其中轮椅车姿态调整按如下方式：电动推杆正转或电动推杆反转，电动推杆驱动一个电机运行实现轮椅车坐到躺的姿态调整，当电动推杆驱动另一个电机运行时，实现轮椅车躺到站的姿态调整；当电动推杆驱动二个电机同时运行，实现轮椅车坐到站的一体化工作；当手操器模块采集操纵杆的左右横坐标时，判断所述操纵杆电压信号X0是否大于中心位置的阈值，如果是，将采集的信号转化为X＝X0‑2.5,否则将采集的信号转化为X＝2.5‑X0；当手操器模块采集操纵杆的前后纵坐标时，判断所述操纵杆电压信号Y0是否大于等于中心位置的阈值，如果是，将采集的信号转化为Y＝Y0‑2.5,否则将采集的信号转化为Y＝2.5‑Y0；控制器模块把操纵杆圆形操控分为8个区间，控制器模块按如下方式对轮椅的方向和速度进行控制：(1)当X0＞2.5V、Y0＞2.5V,而且X＜Y时，在区间1内，电动轮椅车前进；VR＝f1(VX,VY)＝Kv(VX+VY)VL＝f2(VX,VY)＝Kv(VY‑VX)(2)当X0＞2.5V、Y0＞2.5V，而且X＞Y时，在区间2内，电动轮椅车向前右转；VR＝f1(VX,VY)＝Kv(VX+VY)VL＝f2(VX,VY)＝Kv(VX‑VY)(3)当X0＞2.5V、Y0＜2.5V，而且X＞Y时，在区间3内，电动轮椅车向后右转；VR＝f1(VX,VY)＝Kv(VX‑VY)VL＝f2(VX,VY)＝Kv(VX+VY)(4)当X0＞2.5V、Y0＜2.5V，而且X＜Y时，在区间4内，电动轮椅车向后退；VR＝f1(VX,VY)＝Kv(VY‑VX)VL＝f2(VX,VY)＝Kv(VX+VY)(5)当X0＜2.5V、Y0＜2.5V，而且X＜Y时，在区间5内，电动轮椅车向后退；VR＝f1(VX,VY)＝Kv(VY+VX)VL＝f2(VX,VY)＝Kv(VY‑VX)(6)当X0＜2.5V、Y0＜2.5V，而且X＞Y时，在区间6内，电动轮椅车向后左转；VR＝f1(VX,VY)＝Kv(VX+VY)VL＝f2(VX,VY)＝Kv(VX‑VY)(7)当X0＜2.5V、Y0＞2.5V，而且X＞Y时，在区间7内，电动轮椅车向前左转；VR＝f1(VX,VY)＝Kv(VX‑VY)VL＝f2(VX,VY)＝Kv(VX+VY)(8)当X0＜2.5V、Y0＞2.5V，而且X＜Y时，在区间8内，电动轮椅车前进；VR＝f1(VX,VY)＝Kv(VY‑VX)VL＝f2(VX,VY)＝Kv(VX+VY)其中，Kv为速度比例，VL是轮椅车左后轮驱动电机转速，VR是轮椅车右后轮驱动电机转速，VX是操纵杆X坐标值对于的X方向的速度参考值，VY是操纵杆Y坐标值对于的Y方向的速度参考值；控制器模块按如下公式实现轮椅车的运行速度和方向的：其中V表示轮椅车的速度，Ω表示轮椅车的行进角度速度，d表示操纵杆到轮椅车后轮中心线的直线距离，M表示轮椅车后轮中心线到轮椅车中心线之间的直线距离，电动推杆的控制电路包括：第11三极管、第9场效应管、第10场效应管、第1电容、第2电容和第1电阻，其中第11三极管的基极与控制器模块I/O口输出端SD3A连接，集电极通过第1电阻与电压源Vcc连接，发射极分别与第9场效应管和第10场效应管的栅极连接，发射极还通过第1电容与电动推杆的第1电极连接，通过第2电容与电动推杆的第2电极连接；第9场效应管的源极接电动推杆的第1电极，第10场效应管的源极接电动推杆的第2电极，第9场效应管和第10场效应管的漏极分别与右侧直流有刷电机的正负极连接。