根据需求分析和设计要求,本课题拟设计的爬楼梯轮椅控制系统主要包括控制模块、检测模块、执行模块和人机操作模块,每个模块的主要功能和设计方案如下:
(1)控制模块
由于单片机运算速度快,可靠性高,并且体积小、功耗低、价格低廉,广泛应用于仪器仪表、工业控制、航空航天和专用设备等领域。因此,本课题拟设计的爬楼梯轮椅控制系统采用单片机作为控制芯片。
(2)检测模块
爬楼梯轮椅的检测模块主要包括红外测距传感器、压力传感器和倾角传感器。
红外测距传感器安装在爬楼梯轮椅前部和后部,用于检测爬楼梯轮椅在爬楼梯过程中的位置;压力传感器安装在辅助支撑机构中,用于检测爬楼梯轮椅在着地过程中对地面的压力;倾角传感器安装在座椅调节机构中,用于检测座椅在爬楼梯过程中的角度并进行座椅反馈控制。
(3)执行模块
爬楼梯轮椅的执行模块包括履带电机、轮式机构电机和电动推杆,通过控制履带和轮式运动机构中的电机以及轮一履切换机构、辅助支撑机构和座椅调节机构中的电动推杆执行相应动作,可以实现爬楼梯轮椅的不同功能。
(4)人机操作模块
考虑到操作的便捷性和安全性,爬楼梯轮椅主要采用操作杆模式,由乘坐者直接控制爬楼梯轮椅运动。同时,为了便于他人辅助操作,爬楼梯动轮椅还设置有遥控模式。