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1、学校代码： 10289分类号： TP242.6 密 级： 公开 智能轮椅驱动控制与避碰的研究 王 仁 杰 江苏科技大学学 号： 江苏科技大学硕 士 学 位 论 文智能轮椅驱动控制与避碰的研究 研究生姓名 导师姓名 申请学位类别 工学硕士 学位授予单位 江 苏 科 技 大 学 学科专业模式识别与智能系统 论文提交日期 2009 年 11 月 6 日 研究方向智能系统理论与应用 论文答辩日期 2009 年 12 月 20 日 答辩委员会主席 评 阅 人 2009 年 12 月 14日分类号： TP242.6 密 级： 公开 学 号：072030064 工学 硕士学位论文智能轮椅驱动控制与避碰的研究
2、学生姓名 指导教师 江苏科技大学二OO九年十二月A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringThe reserch of intelligent wheelchairs driving control Jiangsu University of Science and TechnologyDecember, 2009论 文 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的
3、地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得江苏科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 日 期：学 位 论 文 使 用 授 权 声 明 江苏科技大学有权保存本人所送交的学位论文的复印件和电子文稿，可以将学位论文的全部或部分上网公布，有权向国家有关部门或机构送交并授权其保存、上网公布本学位论文的复印件或电子文稿。本人电子文稿的内容和纸质论文的内容一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。 研究生签名： 导师签名：日 期： 日 期：摘要I摘要随着社会文明
4、的发展进步，保障和提高老年人以及残障人士等弱势群体的生活质量，已经越来越受到社会各界人士的普遍关注。手动轮椅和电动轮椅作为一种代步工具已经走进了千家万户，然而对于一部分自理能力比较差的老年人以及残障人士，一般的电动轮椅他们无法操作使用，因此一种操作更加方便、使用更加安全的新型智能轮椅被更多地关注与研究。首先，本文从实用的角度出发，设计了一种新型的智能轮椅。该设计以信息融合为理论基础，以DSP2407A为控制芯片，以智能信息处理器为多传感器信息处理器，提供了多种智能控制方式。为日后的研究奠定了基本的框架。此外，智能轮椅的基本外形图由AutoCAD给出。其次，详细地介绍了智能轮椅驱动控制系统硬、软
5、件设计。采用电动机的专用控制芯片DSP2407A作为控制芯片，以智能轮椅的专用电机作为动力设备。设计制作了电机的驱动电路，搭建了一套完整的驱动控制系统。并在CCS2.2环境下进行软件编程，最终得到了较好的控制效果，电机的转向以及调速都可以轻松实现。接着，以AS-R移动机器人为硬件平台，从多传感器信息融合的角度出发，重点研究了两层信息融合方法在智能轮椅避碰中的应用。本文设计了一种新型的基于特征级决策级的两层融合结构的智能轮椅避碰方案，其中特征级信息融合采用最大最小合成原理处理多传感器的不确定信息，决策级信息融合利用模糊控制器实现移动机器人的避碰决策控制。最后，对两层信息融合结构进行了Matlab
6、仿真，取得了良好的效果，以及AS-R移动机器人的实物避碰实验，取得了初步的效果。本文所设计的智能轮椅外形结构与总体控制方案为以后的研究工作指明了方向；轮椅驱动控制器的设计使电动轮椅成为了可能，并为智能轮椅研究提供了一个移动平台；基于两层信息融合的智能轮椅避碰研究为轮椅走向智能化奠定了良好的理论基础。关键词 智能轮椅；信息融合；模糊控制；避碰江苏科技大学工学硕士学位论文江苏科技大学工学硕士学位论文AbstractWith the development of social civilization, it has increasingly been the attention from all
7、works of life to protect and enhance the quality life for the elderly, the disabled people and other disadvantaged groups. As a means of transport, manual and electric wheelchairs have been widely used. Yet for part of people who hardly can care for themselves and the disabled ones, they cannot oper
8、ate general electric wheelchairs. Therefore, a kind of new and intelligent wheelchairs with more convenient operation have been a hot topic for study.Firstly, for the sake of practicality, in this thesis, author designs a kind of intelligent wheelchair. Based on information fusion theory and chosen
9、DSP2407A for control chip and intelligent information processor for multi-sensor data processor, the design offers a variety of intelligent control methods, which laid a framework for future researches. Additionally, the primary shape of the intelligent wheelchair will be outlined by AutoCAD.Secondl
10、y, this thesis introduces detaily the software and the hardware designs of the intelligent wheelchairs driving control system, whose motor driving circuit and thorough driving equipment are set up respectively by a dedicated motor control chip, DSP2407A and a dedicated electrical power equipment, th
11、e intelligent wheelchairs special motor. After having been programmed by CCS2.2 software, a better control effect is achieved, including the steering and the speed of the motor can be easily realized.Then with AS-R mobile robot as the hardware platform, the thesis especially focuses on the applicati
12、on of two-layer information fusion in the intelligent wheelchair collisions from a multi-sensor information fusion angle. In this thesis, a new scheme to avoid intelligent wheelchair collisions is designed, which bases on the feature-level - the decision-making level of the two-Fusion Structure and
13、the former uses the minimum and maximum synthesis principle to deal with the uncertain information whearas the later makes use of fuzzy controller to manipulate the collision avoidance of mobile robots.Finally, the author simulates the two-layer information fusion structure of Matlab and the AS-R mo
14、bile robot objects collision test achieves to a certain effect.The overall structure of the intelligent wheelchair and the control scheme designed in the thesis hint the right direction for future researches. The design for wheelchairs driving controller not only makes intelligent wheelchair possible but provides a mobile platform for it. Futhermore, the study on intelligent wheelchair collision avoidance based on two-layer information fusion laid a theoretical f
