履带轮组式电动多功能轮椅设计说明书样本

履带-轮组式电动多功能轮椅设计阐明书目录设计任务书 1第一章绪论 21.1设计背景和意义 21.2既有产品简介及产品分析 21.3本章小结 3第二章设计方案选取 42.1轮椅机构形式选取 42.2轮组选取 42.3履带收放机构 52.4座椅调平机构 62.5本章小结 8第三章轮椅构造设计与运动分析 83.1轮椅构造设计 83.1.1轮组 83.1.2履带及其收放机构 103.2轮椅运动分析 143.2.1轮椅平地行驶及越障功能 143.2.2轮椅爬楼梯过程分析 16第四章轮椅驱动与传动系统设计 194.1轮椅驱动系统 194.2电机参数拟定 204.3轮椅中间主体传动设计 22第五章轮椅运动控制系统设计 235.1轮椅功能分析 235.2轮椅控制系统 23第六章总结 28参照文献 28设计任务书技术规定：1）功能：直线行驶、匀速、加速、减速、转弯、爬楼梯等；2）较强爬梯适应能力，应对楼梯构造多变性；3）良好机动性，使其可以在平地行驶、爬楼梯、跨越障碍等动作状态间较好过渡转换；4）构造紧凑，操作以便，工作可靠；5）良好稳定性，运用滚轴滑轨机构进行座椅调平，使其在越障、跨沟和爬楼梯时始终保持水平；6）较强越障能力和路面适应性；7）抗冲击能力强；8）具备更大作用面，可以适应各种复杂多样路面。履带—轮组式电动多功能轮椅技术参数如下表：总体构造履带—轮组式构造构造指标自重<50Kg载荷>50Kg构造尺寸1200*700*500机动指标平地最小速度正常速度爬坡速度4m/s最小通过坡度30°楼梯通过能力能通过普通原则楼梯转向能力零半径续航能力1小时以上跨过障碍物最大高度跨过凹沟最大宽度防护能力防水防尘，抗冲击。

第一章绪论1.1设计背景和意义年老体弱、下肢残障者在寻常生活中最大障碍就是步行能力削弱甚至丧失。这些人行动不以便，需要有能正常行走人加以照顾。当前，大某些年老体弱、肢体伤残者代步工具都是普通轮椅，普通轮椅都是靠人力推动，并且普通轮椅不能过障碍物，也不能越沟，更无法攀登楼梯，从而限制了轮椅使用者活动范畴，影响其参加社会生活。特别是国内都市以多层公寓式楼房居多，电梯并没有普及到所有居民住宅，这给轮椅乘坐者导致诸多不便。为了给上述弱势群体带来以便，更好关怀老年人、残疾人生活，改进她们生活质量，除了增长房屋和各种公共建筑设施无障碍设计，扩大轮椅使用范畴之外，改进既有普通轮椅，使其兼备平地行驶、越沟、过障碍、爬楼梯等各种功能，将是更加行之有效一种办法。为了上述需求，给老年人和残疾人提供性能优越代步工具，解决障碍、楼梯等对她们生活导致不便，同步考虑使用者经济承受能力，研究一种价格适当、平稳安全电动多功能轮椅具备重大意义和实用价值。1.2既有产品简介及产品分析当前市场上具备爬楼梯、越障等功能轮椅重要有两种类型——履带式和轮组式。如图1，轮组式轮椅大都采用三叶轮式和四叶轮式，机构精致，能实现平（图1）轮组式轮椅地行驶、越沟、过障、爬楼梯等功能，并且平地行驶时，轮椅比较平稳，人坐着也比较平稳，但无法克服爬楼梯时两台阶间震荡，上下楼梯时该类型轮椅重心起伏较大，会使乘坐者感到不适并且难以实当前平地上独立行走，需要其她人时刻陪护和推拉。如图2为履带式爬楼梯轮椅，履带式爬楼梯轮椅技术较成熟，操作简朴，对楼梯形状、尺寸适应性强，爬楼梯时波动小，乘坐人比较舒服，并且平地行驶也比较平稳；但履带式轮椅越障时不够平稳，重心波动大，乘坐者会感到不舒服，并且，履带式轮椅在平地行驶时阻力比较大，因此消耗功率就比较大。图1.2履带式爬楼梯轮椅1.3本章小结由上述对既有产品进行详细理解和分析可知，履带式和轮组式轮椅均有各自长处，有均有各自缺陷。履带式轮椅在爬楼梯方面具备优越性，在爬楼梯时无重心、波动稳定性好，但是，当在平地上行驶时阻力会很大，因此功耗较大，也许还要增长辅助电机，使轮椅构造变得复杂；并且，当在平地上遇到障碍时，轮椅就会产生波动、变得不平稳。轮组式轮椅在平地行驶时具备优越性，路况比较平坦时，轮椅行驶比较平稳，在平地上遇到障碍时，越障也比履带式轮椅波动小；但是，在爬楼梯方面轮组式轮椅却有着很大缺陷，轮组式轮椅在爬楼梯时重心波动很大，稳定性很差。第二章设计方案选取2.1轮椅机构形式选取在第一章对既有轮椅进行详细分析之后，理解到了各种形式轮椅优缺陷，在此基本上，运用它们长处，避开它们缺陷，就可以设计出一种更加具备优越性电动多功能轮椅——轮组-履带式电动多功能轮椅。这种轮椅结合了轮组式和履带式轮椅长处，在这种轮椅上既装有轮组，又装有履带。在平地行驶、跨沟、越障时，使用轮组，而在爬楼梯时，轮椅会放下履带，使用履带爬楼梯。2.2轮组选取图2.1链传动三叶轮123456图2.1链传动三叶轮1234561车轮2小轮链轮3中心链轮4支架5张紧轮轮6传动链条齿轮传动具备一下长处：效率高，在惯用机械传动中，以齿轮传动效率图2.1图2.1齿轮传动三叶轮123451驱动齿轮2过度齿轮3中心齿轮4转臂5小车轮为最高；机构紧凑，在同样使用条件下，齿轮传动所需空间尺寸普通较小，这一点正好适合用在轮组中，减小了轮组体积，这样也可以减小轮椅体积；工作可靠，寿命长，这一点应用在轮椅上，可以使轮椅使用寿命加长，也提高了轮椅安全性；传动比稳定，传动比稳定往往是对传动性能基本规定，齿轮传动获得广泛应用，也就是由于具备这一特点，这一特点也适合用在轮椅上。2.3履带收放机构由于履带只在爬楼梯时使用，而在平地行驶时使用是轮组，因此履带平时是收起来，只在爬楼梯时才放下，故在设计履带时，要考虑到履带收放机构，也就是说履带要有专门收放机构。图2.3履带及其收放机构简图图2.3履带及其收放机构简图5123461液压缸2轮椅支架3摆臂履带4车身主履带5驱动系统6传动系统如图2.3即为履带及其收放装置机构简图，其中液压缸1（也可以采用气压缸）是收放机构重要某些，运用液压缸1往复伸缩就可以实现履带收放，并且可以使履带产生一定倾斜角度，这样履带就可以跨上楼梯第一级，进而实现爬楼梯功能。2.4座椅调平机构在上下楼时爬楼梯轮椅整体是倾斜,并且在跨越障碍、越过凹坑时轮椅也会产生倾斜，在倾斜轮椅会使乘坐者感到不适。为了克服这一弊端和轮椅爬楼过程中重心起伏，要设计一种可以减缓波动机构，波动小了，乘坐者才会感到舒服。如果座椅和座椅支架是固定在一起，当轮椅因越障、跨沟、爬楼梯而产生倾斜时，乘坐人也会始终倾斜着，因此只有把座椅和座椅支架做成滑动连接才干实现当轮椅发生倾斜时而乘坐人可以始终保持水平乘坐，这样，乘坐人才不会感到不舒服。座椅支架与滑轨连接方式如图2.4所示。图2.4滚道滑轨式座椅原理图图2.4滚道滑轨式座椅原理图12341轴承2座椅支架3滑轨4滚轴其重要由圆弧形轨道及滚轴构成。滑轨焊接在底架上，滚轴通过螺纹连接固定在座椅底部支架上，其轴端安装有轴承可以在滑轨里滑动,从而实现座椅平。该滑道滑轨式座椅外形构造简图如图2.5所示：座椅支架通过轴承与圆弧112图2.5座椅机构简图1座椅支架2圆弧形轨道形轨道形成滑动连接，圆弧形轨道与轮椅底盘连接成一体，这样，当底盘与圆弧形轨道发生倾斜时，轴承就会沿圆弧形轨道滑动，使座椅始终保持水平，乘坐人也就可以始终保持水平。2.5本章小结通过上述分析，可以初步拟定轮椅重要机构。轮组采用三叶式、齿轮传动行星轮式构造，每个小车轮既可以绕各自轴自转，又可以绕机架传动轴公转，平地行驶时小车轮自转，越障、跨沟时小车轮不再自转，而是绕传动轴公转；轮椅除了采用轮组外，还要增设履带装置，并且，还设有履带收放机构，当遇到楼梯时，放下履带，平地行驶时，收起履带；轮椅支架与底盘用轴承实现连接，可以在底盘发生倾斜时，也能保持水平。第三章轮椅构造设计与运动分析3.1轮椅构造设计轮椅构造设计重要涉及轮组、履带、车架等设计。3.1.1轮组由第二章可知，轮椅轮组采用三叶式齿轮传动星形轮构造。轮组机构外图图3.1轮组机构示意图形图如图3.1所示：轮组重要由车轮、齿轮、转臂构成。小车轮具备两种运动方式：小车轮自传，小车轮绕驱动轴公转。这两种运动方式实现了轮椅不同运营方式。如图3.2所示为轮组转臂，转臂作用为：用于安装齿轮，对齿轮图3.2轮组转臂图3.2轮组转臂进行定位；转臂另一种重要功能是带动小车轮绕转轴公转；除此之外，转臂还起到强化机构、支撑轮椅支架等功能。轮组是用齿轮传动，一种轮组中包具有七个齿轮，如图3.3所示为轮组23234563.3轮组局部构造图71一支，其中1为小车轮，；2为驱动齿轮，用来驱动小车轮自传；3为轮组转臂，用来驱动小车轮绕驱动轴公转；4为过度齿轮；7为中心齿轮；6为传动轴一，一端与中心齿轮配合，通过轴承空套在转臂3上，一端与链轮配合，并通过轴承空套在主车架上；5为传动轴二，一端通过螺栓与转臂3固连，一端与链轮配合，并通过轴承空套主车架上；传动轴一与传动轴二通过轴承互相空套；过渡齿轮4，驱动齿轮2各自通过轴承空套在转臂3上；小车轮1通过螺栓与驱动齿轮2固连，三个小车轮中心轴线呈等角分布。由于转臂3，过渡齿轮4，驱动齿轮2（涉及小车轮6）都是空套在相应轴上，因而驱动轮系包括三个构造完全相似差动轮系，这三个差动轮系共用中心轮和行星架，并且沿周向对称分布，增设过渡齿轮4，可以保证同步着地两个小车轮1具备和中心齿轮7相似旋向，朝同一方向滚动迈进。3.1.2履带及其收放机构在第二章已经对履带机构作了简要简介，如图2.3为履带及其收放机构简图。履带收放是通过液压缸往复运动实现。其原理AutoCAD图如图3.4所示：履带收放机图3.4履带及其收放机构构采用是分离式液压千斤顶，千斤顶是由一种支撑油缸和一种手动泵构成，它们之间由一根油管连接，通过重复压动手动泵来实现履带收放和履带倾斜角度变化。依照轮椅高度和所设计履带高度选取千斤顶。L为千斤顶高度最小时长度，L'为千斤顶伸出一定长度，顶起履带并使其发生一定角度时长度AAB'BDC图3.5千斤顶升降简图L=BC，L‘=AB为履带，通过千斤顶履带转过一定角度∠BA’B，由于大某些楼梯坡度为30o,因此上楼梯时，至少把履带旋转30o，即依照正余弦定理：BBB'C取：BC=380mm解得：B‘C-即千斤顶行程至少为160mm分离式液压千斤顶要配有液压控制系统，该液压系统基本原理如图3.6所示：液压系统基本原理：系统由油箱，过滤器1，液压泵2，溢流阀3，换向阀4，节流阀5，换向阀6，液压缸以及连接这些原件油管，接头等构成。该系统工作原理是液压泵从油箱吸油，泵输出压力油→换向阀4→节流阀5→换向阀6→液压缸左腔，推动活塞运动，通过活塞杆推动重物。这时液压缸7右腔油液→换向阀6→回油管→油箱。若将换向阀7切换位置向左移，则压力油→换向阀11234567图3.6液压控制系统6→液压缸右腔，推动活塞使其复位，放下重物并使液压缸左腔油液→换向阀6→回油管→油箱。其中节流阀功能是调节工作速度，溢流阀功能是是调节和稳定系统最大工作压力。为了克服各种阻力，液压缸必要提供足够动力，而这个动力是由液压缸中油液压力所产生。要克服阻力越大，缸中油液压力就越高，阻力越小，压力就低。即液压缸压力取决于负载。履带选取履带驱动轮选取关系到轮椅爬楼梯性能指标。履带驱动轮分布重要有后轮驱动和前轮驱动两种。履带两端导向轮哪一种用来驱动更为适当与履带机构形状关于。对于该轮椅履带，以驱动轮在后方比较有利，这时履带上分支受力较小，导向轮受力也较小，主履带承载分支处在微张紧状态，运营阻力较小，如图3.7a所示。反之，前轮为驱动轮时，履带上分支及导向轮承载最大载荷，履带承载分支某些长度处在压缩弯折状态，运营阻力较大，见图3.7b。图图3.7a后轮驱动cabHcabH图3.82K-H型行星齿轮传动机构图3.7b前轮驱动

了电机直接驱动后轮。行星减速器采用2K-H型行星齿轮传动。原理如图3.8所示：a、b为太阳轮；c为行星轮；H为转臂。该机构图3.7b前轮驱动3.2轮椅运动分析通过前面几章分析可知，电动多功能轮椅不但要具备在平地上行驶功能，并且还要具备越障、跨沟、爬楼梯等复杂功能，下面将对轮椅这几种功能作详细分析。3.2.1轮椅平地行驶及越障功能平地行驶是轮椅最基本功能，在此基本上对轮椅进行加速、减速，并实现转弯功能。如图3.7所示为轮椅在平地上行驶时示意图（此时为了表达以便，在图中并未画出履带构造）。此时，每个轮组各有两个小车轮着地，如图3.3所图3.9平地行驶图3.9平地行驶示：传动轴一带动中心齿轮转动，中心齿轮通过度齿轮带动驱动齿轮转动，如此就实现了小车轮自传运动，进而使轮椅可以在平地上行驶。当两侧运动单元中小车轮等速运动时，轮椅直线行走；当两侧小车轮反向转动时，轮椅就会在原地转向，不同速度运转实现不同转向半径，于是就实现了轮椅转弯功能。当轮椅在平地上遇到障碍时，如果障碍物尺寸较小，可运用小车轮尺寸优势直接通过；当迈进车轮碰上较高障碍而停止不动时，驱动轮系就演变成行星轮系，轮辐带着此外两个车轮绕前轮驱动轴轴线回转，实现翻越障碍目。如图3.8所示为轮椅跨越障碍物过程示意图。由图可知轮椅在跨越障碍时底盘（圆弧形滑轨）会随驱动轴轴心高度变化而发生倾斜，但是通过调平机构调节，座椅在整个过程中始终保持水平，进一步验证了这种轮椅机构可以实现调平功能。在轮椅跨越障碍物过程中，过障碍轮组驱动轴一（如图3.3）由电磁离合器（背面将会简介到）锁死，因此中心齿轮也被锁死，小车轮不再做自传运动（重要目是防止小车轮滑移），而只绕驱动轴做公转运动，如此就实现了轮椅跨越障碍功能。aabcd图3.10轮椅跨越障碍轮椅在遇到较窄深沟时（深沟宽度不大于2倍轮辐长），为克服迈进中阻力，与越障机理同样，驱动轮系演变成了行星轮系，完毕跨沟过程，如图3.9所示：aabcd图3.11轮椅跨沟过程跨沟原理和跨越障碍时原理类似，由图可知，在整个跨越过程中座椅也是始终保持水平，由此可知调平机构同样合用于跨沟过程。3.2.2轮椅爬楼梯过程分析爬楼梯是电动多功能轮椅所具备一种独特功能，诸多普通轮椅都不具备这种功能，这也是这种轮椅最大优势。爬楼梯分为两个过程——下楼过程和上楼过程。下面分别对这两个过程作详细简介。下楼过程：当走到楼梯口要下楼梯时，顾客需要启动液压控制系统，放下履带并使其倾斜一定角度，直至履带抵触到台阶面将轮组脱离地面，启动履带驱动系统，进而通过履带积极轮转动带动轮椅下楼梯。当到达地面时，再次通过液压控制系统将履带收起，轮组着地，进行平地行走。上楼过程：当上楼时，则采用背部先上，同样先旋转外侧小轮，再将履带放下，离合器啮合，履带着地，轮组收起，启动履带控制系统，带动履带上楼梯。图图3.12轮椅爬楼梯简化图LDN1N2T1T2HGA图3.13履带翻越楼梯第一阶段如图3.12所示为轮椅爬楼梯简化图（图中将爬楼梯简化为爬坡）。下面对履带爬梯过程进行详细分析:假设履带轮廓为长圆形。即中段为长度L直线履带，两端为直径为D半圆形履带。履带质量分布均匀，重心在几何对称中心。又设单级楼梯高度为LDN1N2T1T2HGA图3.13履带翻越楼梯第一阶段在第一阶段，如图3.13。履带前端与楼梯接触后，在地面摩擦推力和前段摩擦举力作用下，重心不断升高，同步履带中心线与地面夹角不断变大，重心缓慢前移。以第一楼梯尖角A点为支点，履带翻越楼梯第一阶段条件可以用下式进行描述：T1其中，为履带推力，G为重力，分别为、G对A点力臂，为履带抬起角速度,L*为转动惯量，依照上式，可以得到一下定性结论：在履带攀越第一阶楼梯时，攀越成功必要条件是重心在行进方向上“超越”了翻越支点，即。重力提供了所有翻转力矩，履带移动会加快重心“超越”，提供更大翻转力矩，加速翻转过程。翻转临界点是重心处在点正上方时候，此时,履带轴线和水平地面夹角称为翻转临界角，当“翻越”发生前，即为逆时针时，转动角惯量要小，以便于克服重力翻转力矩，因而应当减少履带运营速度：当“翻越”发生时，为顺时针，此时履带后端接地点已经离开地面，不再存在，因而可以加快履带运营速度，使得迅速变大，加快翻越过程。依照条件（1），即所谓重心“超越”条件，运用几何原理，得到下式：计算成果表白，当时，最大翻越高度约等于，此时约等于50度。WWABC图3.14履带翻越楼梯第二阶段可见对于长圆形节线履带，只有增大长高比，才干获得更好爬垂直效果，在尺度不变状况下，就要减少重心，或者重心前移。在第二阶段，如图3.14所示履带姿态保持不变，为了稳定地运营，履带长度普通保证可以同步和楼梯3个尖角接触。由此可得：以常用楼梯为例，，因而。取，如果取，则可爬垂直墙最大高度约为20cm。能满足第一阶爬楼梯规定.依照以上分析计算，可知用长圆节线履带构造实现爬楼功能时，履带中心长度不不大于60cm。第四章轮椅驱动与传动系统设计4.1轮椅驱动系统驱动系统是轮椅动力来源，选取最佳驱动系统是设计该多功能轮椅核心。驱动方式类型重要有气动驱动、液压驱动和电动驱动三种。气动驱动系统以压缩空气为动力源，具备气源以便，系统构造简朴，运动快速灵活，不污染环境，以及维修以便，价格便宜等特点。但是由于气体具备可压缩性，气动驱动系统平稳性差，要设缓冲装置，不易控制。液压驱动系统是较早被采用驱动方式，它具备重量轻、惯量小、传动平稳、控制环节简朴等特点。但是液压驱动系统液压油容易泄漏，影响工作性能和污染环境，它需要单独油源，所占空间较大。电动驱动系统具备传动平稳、灵活、控制简朴精准、无污染、效率高、构造简朴、无管路系统、维护以便等特点。对以上三种驱动方式进行比较后，拟定选取电动驱动系统作为轮椅动力来源，并将蓄电池作为电动机和控制系统动力能源。在拟定了驱动方式后，需要选取适当电动机。电动机性能直接决定着驱动系统性能，它选取成为设计多功能轮椅驱动系统基本。电动机按照工作电源分类可分为交流电机(AC)和直流电机(DC)两种。交流电机(AC)具备构造简朴、造价便宜、维护以便等长处，但是交流电机控制特性较差，调速系统比较复杂。直流电机(DC)勉励电流和电枢电流两者大小及方向可以独立地分别控制，从而使转速在很宽范畴内可以得到精准调节，具备良好控制性能和调速性能。但是老式有刷直流电机体积较大，构造复杂、散热性能差，它必要有炭刷和换向器，炭刷易产生电火花会引起电磁干扰，它和换向器易损坏，减少了电机稳定性和寿命。无刷直流电机由电子换向器取代了普通有刷直流电机炭刷和换向器机械换向，消除了机械换向带来诸多限制，它既保持着有刷直流电机先进控制性和调速性，又具备可靠性高、构造简朴、寿命长、体积小、噪声低、损耗低、无干扰性、过载能力大等长处，是交流电机与直流电机长处结合，广泛用于机械、交通运送等领域。综上所述，多功能轮椅选用无刷直流电机进行驱动，详细由电动机、减速箱、数字伺服驱动器和光电编码器构成。两台电动机分别驱动两个驱动轮为轮椅运营提供动力，数字伺服驱动器对电动机转速和转向进行控制，并通过光电编码器对电机转速和位置反馈进行不断调节，它们共同构成一种闭环系统，控制轮椅完毕迈进、后退和转向等动作。如图4.1所示为驱动闭坏系统示意图。电源电源数字伺服驱动器电源减速器输出光电编码器图4.1驱动闭环系统4.2电机参数拟定依照设计规定：实现最大爬坡角30o依照电机负载力矩计算公式：Tm=[Ma+G(fcosα+sinα)]rsn∙i∙η(其中：Tm表达电机负载力矩；M表达轮椅和人总质量；a表达规定加速度；G表达车重(N)；M为145kg，则G为145x9.8N；f表达履带与地面摩擦系数(取值在0.055～0.3之间)；α表达爬坡角度，最大30o；rs表达积极轮半径，取值为O.2m；i表达总传动比，其中一级传动比i1=30，二级传动比i2=5；η表达传动效率，其中一级传动效率η1=0.84，二级传动效率ηN=v其中：v表达轮椅迈进速度，按水平地面1.5m/s,爬坡0.4m/s计算；rs表达积极轮半径；iP=T其中η表达传动效率；在平地运动时,取速度v=1.5m/s,加速度a=1m/s2，摩擦系数f=0.1，传动比i=30,传动效率η=η1在爬坡时,取速度v=0.4m/s,加速度a=0.5m/si=150(爬坡时换档),传动效率η=η1╳η2=0.P电池选取为满足装置在室内外均能使用规定，必要实现自主供电，本文采用可充电电池作为车载电源。电池选用需考虑一下几种因素：电池容量，电压大小，重量，使用寿命以及价格成本等。当前，可供选取蓄电池重要有下列几种：铅酸电池，镍氢电池，镍锌电池和铿电池。镍氢电池，镍锌电池和铿电池虽然性能优越，使用寿命长，但是价格贵，普通比铅酸电池高4－5倍，增长了装置制导致本。铅酸蓄电池成本低廉，应用历史长，相对更加成熟，改进后免维护铅酸电池性能更加稳定可靠作为供电能源。4.3轮椅中间主体传动设计轮椅中间主体用来布置驱动左右轮组运营传动构造，如图4.2所示。其传动过程：一方面由主体中间电机（LW1、RW1）提供驱动力，经减速器后带动蜗杆驱动蜗轮传动，蜗轮连接链轮，通过链条连接到传动轴一，驱动中心齿轮转动；在上楼梯时，停止电机（LW1、RW1），并起到自锁作用，防止小车轮滑移，启动电机（LT1、RT1），经减速器后连接电磁离合器，带动锥齿轮，最后通过链传动机构传递给传动轴二，驱动转臂转动。RT1RT1RW1LW1LT1564321图4.2轮椅内部传动构造布局轮椅内某些传动设计特点：(1) 两对电机采用对称、交错式排布，节约了主体内部空间；(2) 采用锥齿轮啮合，用来变化传动方向，同步避免了牙嵌式电磁离合轴向串动；(3) 蜗轮、蜗杆起到两级减速作用，具备较大减速比，并具备自锁功能，给两侧小车轮提供足够保持力矩，在主体内部电机掉电状况下，两侧车轮组保持原姿态而不会浮现滑移现象；(4) 牙嵌式电磁离合器合用于低速运动场合，具备体积小、质量轻、保持力矩大特点，当离合器在主体单元传动中处在分离状态，可以实现两侧运动单元相对主体在y轴方向自由转动，这样轮椅就具备了复杂路况下自适应功能（直线行走和越障）；如果轮椅遇到楼梯，通过控制电磁离合处在结合状态，由两侧较大功率电机（LT1、RT1）控制轮辐转动，使轮椅具备较强爬梯性，通过离合器使用可以同步达到轮椅路面自适应指标和爬梯所规定通过性指标。第五章轮椅运动控制系统设计5.1轮椅功能分析轮椅所能实现功能有：平地行驶、跨沟、越障、爬楼梯。下面详细分析轮椅在不同状况下运动。平地行驶，在此状况下，轮椅可以匀速直线运动，加速减速运动，此外，还要具备转弯功能；在越障、跨沟时，轮椅实现低速高转矩行驶；爬楼梯时，规定轮椅匀速平稳行驶。中断脉冲89C51初始化设立初值开放中断设立位选字中断脉冲89C51初始化设立初值开放中断设立位选字输出初选字显示数据查段选码输出段选字延时1ms显示完8位数据是返回否图5.1程序流程图由以上分析可知：轮椅具备复杂运动功能，这些功能是通过控制系统实现。控制系统核心某些是89C51。控制芯片程序流程图如图5.1所示：控制系统硬件连接图如图5.2所示：1步进电机步进电机步进电机驱动器P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7ABCDABCDA'B'C'D'A'B'C'D'P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0左前轮左后轮步进电机步进电机P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7AP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0右前轮图5.2轮椅运动控制板硬件连接图驱动器驱动器89C51右后轮驱动器BCDABCDA'B'C'D'A'B'C'D'289C51引脚图控制程序清单：单片机1：ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPEINT0ORG0013HLJMPEINT1HORG001BHLJMPL3ORG0100HMAIN：MOVR0，#08HMOVDPTR，#L2MOVP0，#0FFHMOVP1，#0FFHMOVTOMD，#10HMOVTL1，#7FHMOVTH1，#7FHMOVIE，#88HSTEBTR1SJMP$L1：SJMPL1L2：DB0EEH，0CCH，0DDH，99H，0BBH，33H，77H，66HL3：MOVTL1，#7FHMOVTH1，#7FHMOVA，#00HMOVCA，@A+DPTRMOVP0，AMOVP1，AINCDPTRDJNZR0，L4MOVR0，#08HMOVDOTR，#L2L4：RETIEINT0：MOVR0，#08H//左转弯MOVDPTR，#L2MOVP0，#0FFHMOVP1，#0FFHMOVTOMD，#10HMOVTL1，#00HMOVTH1，#00HMOVIE，#88HSTEBTR1L1：SJMPL1L2：DB0EEH，0CCH，0DDH，99H，0BBH，33H，77H，66HL3：MOVTL1，#00HMOVTH1，#00HMOVA，#00HMOVCA，@A+DPTRMOVP1，AINCDPTRDJNZR0，L4MOVR0，#08HMOVDOTR，#L2L4：RETIEINT1：MOVR0，#08H//右转弯MOVDPTR，#L2MOVP0，#0FFHMOVP1，#0FFHMOVTOMD，#10HMOVTL1，#00HMOVTH1，#00HMOVIE，#88HSTEBTR1L1：SJMPL1L2：DB0EEH，0CCH，0DDH，99H，0BBH，33H，77H，66HL3：MOVTL1，#00HMOVTH1，#00HMOVA，#00HMOVCA，@A+DPTRMOVP0，AINCDPTRDJNZR0，L4MOVR0，#08HMOVDOTR，#L2L4：RETIEND单片机2：ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPEINT0ORG0013HLJMPEINT1HORG001BHLJMPL3ORG0100HMAIN：MOVR0，#08H//爬楼梯MOVDPTR，#L2MOVP0，#0FFHMOVP1，#0FFHMOVTOMD，#10HMOVTL1，#00HMOVTH1，#00HMOVIE，#88HSTEBTR1SJMP$L1：SJMPL1L2：DB0EH，0CH，0DH，09H，0BH，03H，07H，06HL3：MOVTL1，#00HMOVTH1，#00HMOVA，#00HMOVCA，@A+DPTRMOVP0，AMOVP1，AINCDPTRDJNZR0，L4MOVR0，#08HMOVDOTR，#L2L4：RETIEINT0：MOVR0，#08H//倒行MOVDPTR，#L2MOVP0，#0FFHMOVP1，#0FFHMOVTOMD，#10HMOVTL1，#00HMOVTH1，#00HMOVIE，#88HSTEBTR1L1：SJMPL1L2：DB0EEH，0CCH，0DDH，99H，0BBH，33H，77H，66HL3：MOVTL1，#00HMOVTH1，#00HMOVA，#00HMOVCA，@A+DPTRMOVP1，AMOVP0，AINCDPTRDJNZR0，L4MOVR0，#08HMOVDOTR，#L