為了實現爬樓輪椅座椅機構的功能要求,在上位機做算法設計了一套模糊PID座椅機構位姿調節(jié)控制系統(tǒng),可以實時地監(jiān)控座椅完成預設定的動作。根據爬樓輪椅的功能需求,制定出了座椅機構的動作要求;確定了傳感器的安裝位置;搭建了控制系統(tǒng)的硬件結構并且設計了人機交互界面;基于VC++6.0進行了軟件開發(fā)并建立了模糊PID控制系統(tǒng)模型,制定控制規(guī)則,并對該控制系統(tǒng)進行了試驗。實驗結果表明:該控制器算法簡單、穩(wěn)定精度高,解決了系統(tǒng)響應快速平穩(wěn)性和高穩(wěn)定精度之間的矛盾。 

【文章來源】：機械工程師. 2020,(08)

【文章頁數】：5 頁

【部分圖文】：

圖1 座椅機構傳動示意圖

該項目中爬樓輪椅座椅機構為并聯四桿機構，驅動方式為冗余驅動，其具有3個自由度，其機構簡圖如圖2所示。桿d1和桿d2是兩個直線推桿；桿l1、l2為交叉桿。G1和G2之間由絲杠螺母滑塊機構連接，G5為減速箱置于中心位置。為了精確控制座椅機構的位姿調節(jié)，需要在座椅機構中加入一個距離傳感器和一個角度傳感器。距離傳感器安裝在滑塊上，測量滑塊到減速箱之間的距離為d；角度傳感器安裝在座椅架上，測量座椅架與水平面的角度為θ。由座椅機構簡圖可知，在不同的位姿下，當距離傳感器測得的d和角度傳感器測得的θ確定時，兩直線推桿桿長d1、d2有唯一確定的解。2 座椅控制系統(tǒng)硬件

其中在上位機模塊，基于VC++6.0構建了上位機控制界面，傳感器采集的數據通過單片機上傳到上位機，一方面可以在界面上顯示出來，供操作者了解座椅的實時動態(tài)，另一方面通過模糊PID算法將上傳的數據處理后及時發(fā)出下一個動作指令；通信模塊采用了RS232異步串口通信，路線傳輸方式為全雙工方式；單片機采用了STC12LE5A60S2；角度和距離傳感器分別采用了MMA8452數字傳感器和VL53L0X激光傳感器；電動機模塊分別采用了1個步進電動機和2個直線推桿電動機。3 座椅位姿調節(jié)控制器設計


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