自动轮椅的机械结构设计

毕业论文题目：自动轮椅的机械结构设计前言目前国内市场上轮椅有两种，一种是手动轮椅，另一种是电动轮椅。手动轮椅的优点是携带方便、重量轻、价格低廉。但是，手动轮椅需要人的推动，因此需要使用者有健康的上肢或需要有护理人员长期陪伴。然而，对于老年人或严重上肢残疾的人来说，这是不可能实现的。对于这样的人来说，电动轮椅是他们更好的选择。目前国内市场上较为常见的电动轮椅是在手动轮椅的基础上增加电机和控制单元。因此，家用电动轮椅的功能和结构过于单一，无法满足老年人或下肢残疾人在现实生活中对护理设施的需求。国外高性能智能轮椅的发展水平远远领先于我国。国外智能轮椅的主要供应商主要集中在欧美发达国家，但其销售价格也非常昂贵，这是我国大多数残疾人难以支付的。因此，我们需要开发一种结构可靠、功能多、操作方便、价格相对适中的智能轮椅，为老年人或下肢重度残疾人士提供性能优良、安全可靠的步行工具，以提高他们的生活水平。从目前科技发展的现状来看，自动轮椅的产品设计必然会朝着智能化、科学化的方向发展。在自动轮椅的设计中，可以增加智能遥控系统和GPS定位遥控系统。这些辅助功能可以使使用者对自动轮椅有不同的体验，也可以与其他测试人体健康的产品相结合，随时测量自动轮椅使用者的身体状况，它能及时为用户做出合理的调整，用户可以了解自己的身体状况，让用户在业余生活中感受到快乐、轻松、快乐的生活。1绪论1.1课题研究的背景意义残疾障碍是一个随着时代的发展而变化的概念，它被定义为“身体的特定部位或其生理机能的缺陷”，随着社会的发展，残疾人的定义也越来越完美，2008年4月24日修订的《第一次以法律形式》解释了残疾人的定义。残疾人指的是心理、生理、人体结构、一些组织和功能丧失或非正常人，其中的一部分是正常的方式消失，有能力进行某种活动的人，该定义改变了单方面的生理判断人类是否有障碍全部相反，它考虑到自己的生理、社会特性，包括心理、智力、心理功能。根据社会功能障碍的分类原则，“中华人民共和国残疾人保障法”可以分为（1）视觉障碍（2）听觉障碍（3）语言障碍（4）智力障碍（5）身体障碍（6）多障碍。随着经济的发展，社会的发展，新媒体渠道的增多，残疾人问题逐渐显现在大众的视野中，国家通过制定和完善法律法规、福利制度和公共设施，在一定程度上改善和完善残疾人的生活条件，生活、工作、学习、在医疗等方面促进了残疾人事业的发展，随着人口规模的扩大，人们的社会需求不断增加，残疾人的交通需求也在逐渐增加，本市加强公共设施建设，旅游环境日益改善，残疾人更多可以选择外出，同时随着科学技术的发展，企业和科学研究机构可以开发很多辅助设备，克服残疾人外出过程中产生的各种障碍，方便残疾人外出，除此之外，人为的思想随着残疾人的权益保护意识的深入，残疾人可以通过手段和手段平等地参与社会生活，获得社会尊重的权利。随着我国轮椅产业的快速发展，市场需求量逐年增加相关企业和研究人员对智能轮椅进行了很多深入的研究，但由于国内经济条件的限制，无法实现科学研究成果的产业化，本文以系统设计为主要指导思想，在系统设计思想中，模块化设计用方法将残疾人轮椅的个性化需求转化为模块，实现其功能，通过不同模块的组合，形成不同规格和功能的定制型轮椅，为目前残疾人经济状况和日益丰富的个性化旅游需求提供新的提出了方向。1.2国内外研究现状与国外相比，国内智能轮椅的研发与投资起步较晚，在结构和控制系统上也存在着很大的差异，随着中国的综合实力不断增强，国内残疾人对智能车轮体的需求增多，中国根据自身的特点，技术在各领域设计了多种类型的智能轮椅，他们逐渐接近国外先进技术，而中国的智能轮椅则需要从多方面继续改进。主要是技术水平较高的轮椅，处于研发和试验阶段，系统结构不完善，价格过高。在上海世博会期间，“蛟龙”的智能轮椅受到了极大的赞扬。这是上海交通大学开发的智能轮椅。“蛟龙”智能轮椅可以通过画面和声音控制轮椅。使用者只要说目的地，轮椅就可以独立地最高级。可移动到目的地。蛟龙智能轮椅在驾驶过程中可以避免前方障碍物。经过一段时间的不断努力，中国科学院自动化研究所完成了机器人轮椅的研究和开发，智能机器人轮椅具有多种功能，其中多模态人类与计算机的互动和导航技术为两个主要功能轮椅可以通过手势、头部姿势、面部表情和声音控制轮椅。美国煤矿工程师在193333事故发生后瘫痪，但为了能够正常的生活和旅行，在朋友的帮助下，他完成了一个便携式轮椅的制造，也是第一个便携式轮椅因此，在这个世界上，工程师和他的朋友们在1986年内首次在世界上创建了一个多功能智能轮椅。智能轮椅属于机器人视觉功能、定位功能、导航功能、功能识别、功能规划等控制技术的研究领域，因此，本文首先对智能轮椅世界上许多国家或机构对智能轮椅的研发投入越来越高。根据残障者的生理特点，与日本吠陀机器人联合研制了一种智能轮椅，使使用者能够从背部直接进入轮椅，方便上下移动。同时，该装置还可作为一个通用的嵌入式GPS驱动工具，支持自动控制功能，避免追尾，具有智能识别等多种技术语音，也可以通过手机控制便携式智能轮椅在六公里的最大速度，完全满足用户安全出口的要求。2自动轮椅的方案设计2.1研究路线轮椅是一种重要的康复工具。残疾人和残疾人不仅参与日常步行活动，还参与日常社会活动。残疾人虽然不能作为身体障碍活动，但他们的思考能力与一般人没有太大的不同。他们通过轮椅扩大活动范围，帮助他们完成生活和工作，充分发挥他们的创造力，帮助他们回到社会，在设计轮椅前分析轮椅系统，掌握一般轴承系统的构成和残疾人轮椅使用需求其次，根据轮椅系统的分析结果，通过模块化的方法来区分轮椅的功能和模块，指导轮椅的具体设计。产品需求分析的目的是确定市场上需要的产品的功能和风格。新产品的开发主要取决于产品需求分析。为了满足用户的需求，有必要帮助用户系统地分析提出的功能需求和需求。所开发的产品能否得到市场的认可和用户的认可，关键在于对产品的分析和定位。残疾人由于自己的残疾直接影响他们正常的家庭生活和社会生活，导致他们的心理自卑感和孤独感，他们希望得到家庭和社会的认可，找回自尊心和自信。由于下肢残疾人不能起到支撑腿的作用，所以坐姿必须是主要形式，但长时间坐着的姿势对健康有一定的影响，一个人坐着的时候，脚腕关节、膝盖关节、髋关节和脊椎关节的静态肌肉力变弱了，坐着的姿势中75%的体重由坐骨结节和少量的肌肉支撑，因此长时间坐着的话，姿势会变得疲劳。从人体结构上看，长时间坐着也会影响血液循环，诱发腰部、大腿、臀部麻痹的疼痛。但是经常改变人们坐着的姿势的话，会感到舒服，但是对于有下肢障碍的人来说，坐着的姿势很难随意改变，如果你能用任何辅助设备帮助他们移动，那么你可以减少一个姿势的疲劳，因此，下肢残疾人可以定期解除姿势的疲劳。2.2设计方案2.2.1常见轮椅的一般结构普通轮椅主要由车架、车轮、靠背和附件组成。1.框架：轮椅的中心结构。所有部件连接固定在车架上，形成轮椅系统。普通框架主要分为折叠框架和非折叠结构。2.大轮子：大车轮承载着轮椅和使用者的大部分重量，通常是承载轮。在不同的地面环境下，车轮的尺寸和材料是不同的。通常是充气轮胎，价格便宜，有一定的防震效果。随着技术的进步，轮椅轮胎中出现了无内胎的真空充气轮胎，这种轮胎更牢固，不易损坏；实心轮胎在平地上容易推动，但在颠簸路面上振动幅度较大。3.手轮：一般安装在大轮上，直径比大轮稍小。下肢残疾人用手臂推动手轮推动轮椅前进。根据使用者的不同物理条件，手轮的结构和材质都有变化。4.小轮：小车车轮一般为定向轮，大直径小轮越障性能较好，能适应各种环境。但是，直径的增加会导致轮椅占用空间的增加，并且对坐垫高度等参数也有一定的影响。5.坐垫：安装在车架上。由于使用者的大部分活动都是在轮椅上完成的，如果使用者长时间坐在轮椅上，会对使用者的健康造成一定的损害。使用者所选择的坐垫与坐垫之间保持适当的压力，防止了使用者的坐姿与坐垫的接触。6.靠背：靠背的高度和结构通常由使用者对躯干的控制和使用者的活动环境决定。7.脚托和腿托：脚托和腿托是支撑使用者脚和腿的部件。适当的大小可以使使用者保持适当的髋关节屈曲角度，减轻坐骨的压力。8.扶手：扶手的主要功能是支撑手臂，从而达到身体的平衡和稳定。部分扶手配有托盘和其他延伸装置，供使用者在轮椅上完成学习、工作、就餐等活动。9.其他部件：除上述主要部件外，部分轮椅还设有推手、制动器、电动操纵杆、电池、电机、头枕等部件。2.2.2自主移动和转向机构轮椅自主移动机构能保证轮椅在平地上平稳移动。该机构应包括驱动电机、减速器和滚轮。转向机构由万向轮、转向器箱、转向横拉杆、梯形臂、转向横拉杆、转向节臂、驱动电机等组成，如图2.2所示。直线电机用来驱动转向杆作直线运动。轮椅的转向由转向节臂、梯形臂和转向横杆实现，使用5个通用滚动轮放置在智能轮椅底部，靠近方向盘，节省材料和空间。直线电机2-转向直拉杆3-梯形臂4-转向横杆5-转向节臂图2.2转向机构示意图2.2.3对接机构对接功能是智能轮椅的主要创新。对接包括两个部分：（1）与床对接，轮椅上部由电机驱动，从轨道慢慢移动到床上。人睡觉时，电机反向运行，然后将上部拉回原位；（2）智能轮椅和卫生间连接时，智能轮椅和床上的工作方式几乎相同。唯一的不同点是，即使使用者不从轮椅上下来，也可以去卫生间。因此，对对接机构进行了设计，包括驱动电机、减速器和齿轮齿条，如图2.3所示。电动机、2-连轴器、3-减速器、4-齿轮、5-齿条图2.3对接机构简图2.2.4升降机构智能轮椅升降机构主要实现椅子上下运动，该机构主要包括控制装置、底部支撑、升降机和座板，其操作原理是控制升降装置的伸缩，推动智能轮椅上下运动。起升机构示意图见图2.4。椅面2-升降器3-底部支撑图2.4升降机构简图2.3基于人机工程学的自动轮椅的尺寸设计工效学从二十世纪开始是一门综合性的学科，包括基本原理、计算方法和数据处理方法，引起了人类工效学的广泛内容，各种命名方法。人机工程学的目标是建立一个更安全、更舒适的工作环境，研究人机关系和工作环境是研究的主要内容，如何实现健康、安全、舒适的工作环境。工作是工程、生理、心理工作的一个重要组成部分，是一项以人为本、以机器为中心、以环境为中心的综合性研究，它选择了一套软件，使人们越来越舒适安全的工作环境，从而提高员工的工作效率，符合人机工程学的任务，研究工作环境的生理、心理因素，减少工作空间，设计人机系统，改善工作环境工作。2.3.1影响人体测量数据差异的因素人体测量的差异通常与以下因素有关：（1）在成长过程中，男孩一般是20岁，女孩是18岁。随着年龄的增长，大人的个子会变小，但是体重、肩膀的宽度等随着年龄的增长而变大。（2）男性和女性在体型上存在着明显的差异，在世纪时代，随着人类社会的发展，人类的医疗保健、生活水平大大提高，体育运动也得到了很大的发展，人类的成长和发展发生了巨大的变化。（3）国家间，国家间，甚至国家之间存在着很大的差异，因此在产品设计或工程设计方面，要考虑到国家和地区人的体型差异。（4）不同的职业和工作性质决定高度，比如说，在我国，一般部门的员工比体育系统的个子短，他们的身体形态因长期从事体育活动的人而发生变化。在人-机-环境系统中，人的活动受到很多外部因素的影响，很难进行测试，因此，为了正确发现人和电脑系统的规则，测试方法应该可靠有效，测试方法的可靠性意味着测试内容重复在实验对象身上时所取得的结果是一致的，并且需要验证的，所谓的妥当度是测试结果真实地反映评价内容也就是说，由于人类和计算机系统的复杂性，影响研究结果的因素很多，但是统计上有差异，但实际上可能没有意义。2.3.2人机工程学的人体尺寸2.3.2.1人体尺寸测量的分类（1）静态人体尺寸测量静态人体尺寸测量是指被测量者在休息或坐着的测量方法。静态测量人体尺寸通常用于设计工作范围的尺寸。（2）动态人体尺寸测量动态人体尺寸的测量是指被测人在动作状态下所做的测量，重点是测量人在执行某一动作时的形态特征。动态人体尺寸测量的特点是，在任何一种体力活动中，人体各部位的运动都不是处于独立和无关的状态，而是需要协调一致、连续活动。例如，arm的可访问性限制不是唯一不变的。它会受到肩部运动、躯干扭曲等的影响背弯和操作特性的影响。2.3.2.2我国人体机构尺寸根据GB10000—88《中国成年人人体尺寸》，适用于工业产品、建筑设计、军事工业以及工业的技术改造、设备更新等。（1）人体站立正面尺寸：由GB10000—88《中国成年人人体尺寸》给出的人体站立正面尺寸包括身高、眼高、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长、足宽、头最大宽、头最高、最大肩宽。我国人体站立正面尺寸如图2.5（a）和表2-1中2-5a行所示。（2）人体站立侧面尺寸：根据《中国成年人人体尺寸》所示，我国人体站立侧面尺寸主要包括头最大长、头围、胸厚、肩高、胸围、肘高、臀围、会阴高、手功能高、胫骨点高、足长。我国人体站立侧面尺寸如图2.5（b）和表2-1中2-5b行所示。（3）坐姿尺寸：根据《中国成年人人体尺寸》，我国坐姿尺c寸主要包括坐高、肩部的高度、坐姿时肘部的高度、膝盖到脚底板的长度、坐姿大腿厚、手长、手宽、坐姿眼高、坐深、坐姿膝高、坐姿下肢长。我国人体坐姿尺寸如图2.5（c）和表2-1中2-5c行所示。（4）坐姿背部尺寸：《中国成年人人体尺寸》中关于坐姿背部提供两个人体坐姿背部尺寸数据，包括坐姿两肘宽、坐姿臀宽。我国人体坐姿背部尺寸如图2.5（d）和表2-1中2-5d行所示。此外在GB10000—88《中国成年人人体尺寸》中还有关于人体重量的数值。人体站立正面尺寸（b）人体站立侧面尺寸（c）坐姿尺寸（d）坐姿背部尺寸图2.5人体尺寸部位标号表3-1我国成年人人体主要参数2.3.3智能轮椅尺寸设计人体尺寸标准中的数据是裸体测量，但在实际设计中，我们要考虑人们的日常生活，因此，穿衣服时需要修改尺寸，当人体处于不同的操作姿势时，会引起人体尺寸的变化。同时也要考虑不同操作功能的校正，最后发现功能恢复的能量就是装饰量、姿势变量和操作功能补正量的总和，心理补正量是为了消除心理障碍或追求美而增加产品设计。智能轮椅的尺寸设计必须符合人体体型，所以智能轮椅的设计必须以人体测量数据为基础，轮椅设计的尺寸是智能轴承体的高度、座位板的宽度和深度、座位板的倾斜角度、靠背包括高度、宽度、靠背的倾斜角度、把手的高度。（1）智能轮椅高度指的是座椅板从地上掉下来的高度。如果座位太高，一定会给使用者带来不安感，增加他们的心理负担。但是座位太低的话，背部肌肉的负担会增加，需要长时间坐轮椅的人对你来说并不现实，当你站在人的坐姿上时，腿基本上是和座位平行的，脚可以自由地放在踏板上，椅子的高度取决于腿和脚的长度，表2-1显示，雄性的腿和脚的长度为448mm，雌性是448mm和405mm。为了能够设计的大部分人，选择了腿和脚的长度450mm。为了让腿转动180度，提前留有部分预约高度，本文设计的智能轮椅高度为510mm。（2）智能轮椅座椅宽度如果空间越大越好，很方便改变使用者的坐姿，但是事情就变了。一旦宽度太宽，胳膊肘就要找两次。这样会更累，根据表2-1的坐姿臀围，中国成人的臀围主要为男性355mm，女性382m，本文设计的智能轮椅大多适合人们使用，因此椅子的宽度为400mm。（3）座椅深度被单的深度是指椅子表面的前后长度，其尺寸必须满足三个条件。（1）屁股可以充分支撑（2）腰可以自由地靠在轮椅的背面。（3）座位的前边缘和小腿有一定的空间，为了不让腿压着，小腿有足够的自由活动区域，所以椅子的表面看起来不太深，根据表2-1的坐姿深度，中国成年男性的坐姿深度，主要为494mm，女性骨骼比男性小，因此他们的坐姿深度比男性小，主要集中在469mm，因此智能轮椅椅子的设计尺寸表面深度为510mm。（4）坐板倾角轮椅坐板面倾斜角是指轮椅坐板面与水平地面的夹角。坐板靠近小腿的部分向上倾斜，使人久坐不动，也能方便背靠背。椅面倾角较大，有利于肌肉放松。但是，如果倾角过大，腰椎就会变形，腹部会受到挤压。如果长时间使用这样的轮椅，肯定会对身体造成伤害。因此，椅面倾角一般为14°～24°，部分下肢瘫痪者为脊柱损伤所致。如果倾角过大，会增加后动力的压力。考虑到这些因素，轮椅的倾斜角度不宜过大。因此，本文选取了15°角。（5）背部的宽度和高度坐姿时背部的宽度和高度主要与肩高和背宽有关。当轮椅使用者的手臂不能被轮椅限制时。根据表2-1我国男性成人坐姿的肩高和臀围分别为641mm和355mm，而女性的肩高和臀围分别为594mm和382mm。本文选取智能轮椅靠背的高度和宽度分别为700mm和460mm。（6）倾斜角白倾斜角度是指轮椅靠背和座椅之间的角度，为了使脊椎自然的形状提高使用者的舒适度，最适合背部的角度是115度。（7）手柄高度轮椅的扶手可以挽起胳膊，手臂支撑着胳膊，减少对肩膀的应力，增加使用者的舒适感。使用者可以利用手柄改变坐着的姿势，因此长时间坐着也不会感到疲劳。驾驶时遇到危险的道路会感到安全。另外，手柄不能太高，否则会使使用者的肩膀不舒服。通过表2-1可以看出，中国成年男性的坐姿胳膊肘高度为298mm。3自动轮椅结构设计与优化3.1总体结构设计智能轮椅的整体设计结构如下。主要包括Arduino控制模块、手势控制模块、心跳率检查模块、距离测量模块、无线通信模块和GPS定位模块。智能轮椅的总体设计框图通过手势传感器实现对用户手势的感知，控制轮椅的前后移动，左右停止。此外，用户还可以通过心率传感器检测生命中的主要特征，检测自己的心率在任何时候，了解自己的身体状况，避免无法及时治疗，此外，GPS可以帮助家庭成员或工作人员医疗用轮椅是为了照顾病人或及时回收轮椅。3.2CATIA环境下智能轮椅的模型建立3.2.1部分零件的简化模型建立CATIA是钣金框架设计。包括模块设计和部件设计，在结构设计过程中，根据部件的特性，可以制定不同的设计方法，根据部件的特性，可以自由选择设计指令，快速便捷地设计部件，利用CATIA设计时零部件设计、组装设计与工程图有关联，CATIA可以通过人性化的画面共享各种分析软件和数据，因此本文将CATIA作为设计软件。智能轮椅的靠背和枕头主要由软海绵组成，智能轮椅的主体结构为铝合金型材料，其材料的拉伸强度为310MPA，为了分析智能轮椅的运动学和强度，CATIA在靠背和枕头上省略了有的海绵，智能轮椅骨架部件用焊接连接，这是焊接结构的连接性能好，结构高，整体性好，结构设计灵活，生产周期短，施工简单，机要性强易于确保，如图3.2（a）和b）所示，显示了枕头和靠背的三维图。与智能轮椅、卫生间对接时，将腿作为对接轨道。为了方便使用者上厕所，要剪掉背面的一块。那么，使用者可以不用智能轮椅去卫生间。但是如果使用者一直坐在大洞里，会给使用者带来很大的不便。因此，这个问题是通过单纯的结构来实现的。当面板向前移动时，它的一部分落在支撑台上，当它萎缩时，用钩子将支撑台上的座板拉到原地。如图3.2（d）和图3.2（c）。对于下身障碍使用者来说，脱裤子可能是一个很难的过程，因此本文利用简单的结构帮助用户脱裤子，当用户需要脱衣服时，用户可以把裤子的上半部分夹起来，通过弹簧的收缩，将裤子脱衣机结构的弹簧向前移动会拉伸，因此使用者只要稍微支撑一下空间，就能收缩脱载机结构的弹簧，完成上厕所后穿衣服的过程，蒸汽塔三维模型如图3.2（e）。智能轮椅的转向结构主要参考汽车上常见的连杆转向机构如图3.2（f）所示。图3.2部分零件三维图3.2.2整体模型建立CATIA的组装设计是根据一定的组装关系，将所有的部件组合成一个整体，CATIA可以提供重复、平行、童心的制约，使用这种制约条件，能够准确地找到所有的部件，虚拟组装在产品设计中起到重要作用通过模拟分析来评价结构可靠性，改善零部件结构与组装关系，提高整体设计效率，降低产品设计失败率。目前比较常见的组装建模方法是从下到下，从下到下，从下到上的建模方法是通过组装设计完成相关部件的设计和部件的组合，组装可以保证部件之间的准确定位不仅如此，零部件比其他部件更能快速实现运动和旋转，从上到下设计的方法主要是从机构整体设计的角度出发，受到整体模型的制约，对各个模块进行了详细的设计，整体设计过程《绿色建筑评价标准》中迅速进行了修改，这两种设计具有各自的优势，在设计过程中经常将它们结合起来，有效地提高设计师的设计思想和设计能力。然后根据底盘和靠背的结构，将四部分组合在一起，组装时检查结构尺寸的合理性，发现问题后立即纠正，并组装模块，最后通过对设备的干涉检查设计的智能轮椅，期待保证达到效果，保证各部件之间不受干扰，通过这种方法，不仅可以在未来的设计中发现问题，而且可以大大提高设计效率，如图3.3所示，智能轮椅的最终三维模型如图。图3.3智能轮椅的三维实体模型3.3轮椅的运动学分析智能轮椅与自律运动有两个联系。使用者可以通过操纵杆调整轮椅的移动速度，因此不需要运动分析。但是智能轮椅向前伸展的话，无法调节速度。如果太快，智能轮椅的舒适感就无法控制。性和安全性较差，因此本文利用ADOMS软件对椅子的前方运动进行了分析，Adams是机械系统动力学的自动分析软件，这是包含多个专业模块和领域的机械系统模拟软件在全球范围内广泛应用，用户可以利用Adams在计算机上构建和测试虚拟模型，实现实际再现模拟，了解复杂的机械系统设计的运动性能。Adams不仅是用于虚拟仪器的动力学和动力学分析的软件，也是虚拟仪器的分析和开发工具，通过各种接口，用户可以进行专用虚拟仪器分析的第二次开发，Adams是基本模块、扩展模块、接口包括模块、专业领域模块和工具箱，基本模块包括用户模块、海产模块和事后处理模块，扩展模块包括液压系统模块、振动分析模块、线性分析模块、高速动画模块、实验设计和分析模块。接口模块包括灵活性分析模块、控制模块，图形接口模块、CATIA和Pro/E专业接口模块、专业领域模块为汽车模块、振动分析模块、线性分析模块、高速动画模块、实验设计和分析模块、轮胎模块、包括零部件驱动模块等，工具箱包括虚拟测试工具箱和齿轮传动工具箱，因此Adams在产品设计阶段使用Adams进行运动分析，在构建实体之前，通过测试产品性能来开发产品。可以缩短，降低开发成本。4控制系统设计4.1控制系统整体结构设计本文主要采用内建型系统，内建型系统不是计算机系统，而是具有计算机功能的控制方式，以应用为核心，硬件和软件不是固定不变的，而是可以缩小的，它是系统功能、稳定性、可用于考虑成本、规模和能源消耗的专用计算机系统，内置型系统是以内置型微处理器为核心的独立组成要素，主要用于微型处理器、附带硬件单元、包括运营控制系统和一些应用操作系统，内置型微处理器的主要优势是：（1）较短的中断响应时间，可以实时执行多个操作，最大限度地减少内部代码和实时操作系统的运行时间。（2）具有较强的存储区域保护功能，为了避免模块化的内部型系统软件结构之间的错误交叉影响，强大的内存保护功能。（3）内置型系统的处理器结构快速扩展，满足高性能要求内置型微处理器的耗电很低。硬件系统设计以微处理器为核心，根据应用需求构建硬件平台，这也是硬件设计的最终目标，软件系统的设计基于硬件运营小型软件，应用程序设计可以建立基本软件平台。图4.1为本次设计的总体控制系统图。图4.1整体控制系统图4.2主控模块智能轮椅主控制模块的核心是微处理器，微处理器的性能决定了智能轮椅的效率，电源和电路系统是最基本的结构部分，智能轮椅的控制功能必须由硬件组成，在使用麦克风处理器的选择上，CPU速度、数据线宽度、I/O设备考虑到了购买成本。通过市场微处理机的比较，深圳市西田科技有限公司生产的mc68360ai25l微处理器被选为智能轮椅的处理器，处理器的处理速度为25mHz，作业电源为5V，作业温度范围为0℃~70℃是℃，其处理装置被广泛应用于快速高效、耗能低的特征。Mc6830ai25l微处理器通常具有以下优势：（1）高性能、低能量消耗、低购买成本、（2）命令长度固定（3）使用大量寄存器加快运算速度。（4）指定地址方式简单，执行速度高。（5）基本上大部分工作都是通过寄存器完成的。4.3人体交互模块人与计算机的交互（HCI）：是指人与计算机以一定的机器语言和一定的交互方式交换信息的过程，随着计算机技术和无线通信技术的快速发展，人与计算机的交互技术是机会和挑战。用户不仅要求人与电脑接口的美观，还需要人与电脑的互动更加方便、人性化，人的各种动作、声音、利用大脑活动和表情作为输出信号，完成与计算机系统的交流，使人们摆脱传统的互动方式，使人与机器的交流更加自然和谐，人与电脑的交流是智能轮椅与用户之间的信息交换直接影响智能轮椅服务体系的实现，因此智能轮椅需要具有友好的人与计算机的互动能力。接口的出现、改进和推广是产品设计发展的重要突破，它将采用声音、图像、影像或其他交互方式来提高产品的可溶性和特性等多种微显形式，产品的可行性是产品适合市场的决定韩纸与否，新产品结构在满足人们生理、心理需求的同时，提高产品的可行性，可以改善人与机器的互动和界限，平面规划也是非常有效的手段。随着社会的发展，人们越来越重视人与电脑的交互，因此，产品的可用性提高将越来越依赖于人与电脑的交互开发与整合，不久后，人类与电脑的交流将被应用到不同的新产品中去但这会给人们的生活带来巨大的变化。结论随着残疾人数量的增加和人口老龄化的加速，轮椅的市场需求也在不断增加，通过对残疾人的生活状况和国内外轮椅研究现状的研究，发现残疾人的个人需求和经济状况以及国内轮椅市场的矛盾。发现了，由于经济水平有限，中国残疾人很难负担轮椅满足他们的个人需求，对于这种现象，本文从系统设计的角度提出基于功能模块的轮椅系统设计方案首先，研究了系统的设计思想，提出了产品系统设计思想在机械产品设计中的应用，其次通过研究方法和模块化设计方法对轮椅系统进行分析和综合