自動控制輪椅設(shè)計演講人：日期:目錄CATALOGUE02.系統(tǒng)整體架構(gòu)04.安全性與可靠性設(shè)計05.用戶場景測試驗證01.03.核心控制技術(shù)06.未來優(yōu)化方向設(shè)計背景與需求分析01設(shè)計背景與需求分析PART智能化輪椅市場需求醫(yī)療護理成本上升隨著醫(yī)療護理成本的不斷上升，智能化輪椅成為降低醫(yī)療負(fù)擔(dān)的重要選擇。03殘疾人需要更加便捷、智能的輔助設(shè)備來提高生活質(zhì)量。02殘疾人輔助設(shè)備需求老年人口增加全球老齡化趨勢導(dǎo)致老年人口比例不斷上升，對智能化輪椅的需求日益增加。01現(xiàn)有技術(shù)痛點總結(jié)傳統(tǒng)輪椅需要手動操作，對于老年人或重度殘疾人來說操控困難。操控不便捷傳統(tǒng)輪椅功能較為單一，無法滿足用戶的多樣化需求。功能單一傳統(tǒng)輪椅在行駛過程中可能存在安全隱患，如側(cè)翻、失控等。安全性不足目標(biāo)用戶群體定義老年人群行動不便、體弱多病的老年人。殘疾人群體臨時需要輪椅的人群下肢殘障、行動受限的殘疾人。如手術(shù)后康復(fù)者、受傷人員等。12302系統(tǒng)整體架構(gòu)PART輔助激光雷達進行近距離探測，防止碰撞。超聲波傳感器用于檢測人體或物體的存在，以便輪椅進行安全避障。紅外傳感器01020304用于測量與周圍環(huán)境的距離信息，以實現(xiàn)自主導(dǎo)航和避障。激光雷達傳感器測量輪椅的姿態(tài)和加速度，實現(xiàn)平衡控制和穩(wěn)定行駛。陀螺儀和加速度計傳感器模塊組成中央控制單元設(shè)計主控制器無線通信模塊電源管理模塊人機交互界面負(fù)責(zé)處理傳感器數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)算法進行決策和規(guī)劃。對輪椅的電源進行管理和分配，確保各模塊正常工作。實現(xiàn)與上位機或遙控器的通信，接收指令并反饋狀態(tài)。顯示輪椅的運行狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置等信息，提供操作接口。動力與執(zhí)行機構(gòu)布局電機驅(qū)動模塊制動系統(tǒng)轉(zhuǎn)向機構(gòu)升降機構(gòu)為輪椅提供動力，實現(xiàn)前進、后退、轉(zhuǎn)向等功能。確保輪椅在停止時能夠穩(wěn)定地保持位置，提高安全性。實現(xiàn)輪椅的靈活轉(zhuǎn)向，通常采用電機驅(qū)動或舵機控制。根據(jù)需要調(diào)整輪椅的高度，以便適應(yīng)不同的環(huán)境和使用場景。03核心控制技術(shù)PART路徑規(guī)劃算法利用已知環(huán)境信息，通過路徑搜索算法如Dijkstra、A*等算法，尋找最優(yōu)路徑?；诘貓D的路徑規(guī)劃利用傳感器實時感知周圍環(huán)境，通過算法動態(tài)調(diào)整行進路線，避開障礙物?；趥鞲衅鞯穆窂揭?guī)劃結(jié)合基于地圖和基于傳感器的路徑規(guī)劃，實現(xiàn)更高效、靈活的路線選擇。智能路徑規(guī)劃實時避障響應(yīng)邏輯超聲波避障通過發(fā)射超聲波并接收其回波來感知障礙物距離，實時調(diào)整輪椅行進方向和速度。01紅外線避障利用紅外線傳感器檢測障礙物，通過不同的反射信號判斷障礙物位置和距離，實現(xiàn)避障。02激光雷達避障利用激光雷達掃描周圍環(huán)境，獲取精確的距離信息，通過算法實現(xiàn)實時避障和路徑規(guī)劃。03人機交互指令系統(tǒng)語音指令控制手勢指令控制頭部姿態(tài)指令控制通過語音識別技術(shù)將用戶語音指令轉(zhuǎn)換為控制信號，實現(xiàn)輪椅的語音控制。通過攝像頭捕捉用戶頭部姿態(tài)，識別用戶的意圖并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制指令。利用手勢識別技術(shù)，識別用戶的手勢指令并轉(zhuǎn)換為輪椅的控制信號，實現(xiàn)更加自然、靈活的控制方式。04安全性與可靠性設(shè)計PART多級冗余保護機制在關(guān)鍵驅(qū)動部件上采用雙重電機，當(dāng)其中一個電機出現(xiàn)故障時，另一個電機可以立即接替工作，確保輪椅運行穩(wěn)定。雙重電機控制多重傳感器防護備用電源設(shè)計在輪椅的關(guān)鍵部位設(shè)置多重傳感器，如紅外線傳感器、超聲波傳感器等，實時監(jiān)測周圍環(huán)境，避免碰撞和跌落。內(nèi)置備用電源，當(dāng)主電源電量不足時自動切換，確保輪椅能夠繼續(xù)運行一段時間。異常狀態(tài)監(jiān)測方案實時狀態(tài)監(jiān)控通過內(nèi)置傳感器和控制系統(tǒng)實時監(jiān)測輪椅的各項參數(shù)，如電機轉(zhuǎn)速、電池電量、輪胎壓力等。故障預(yù)警系統(tǒng)遠(yuǎn)程故障診斷當(dāng)檢測到異常狀態(tài)時，輪椅會發(fā)出聲音或燈光報警，提醒使用者及時采取措施。通過連接智能手機或電腦等設(shè)備，實現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷和排除，提高維修效率。123緊急制動系統(tǒng)配置在緊急情況下，通過電磁力迅速制動輪椅，確保使用者的安全。電磁制動器在電磁制動器失效時，使用者可以通過手動制動器緊急制動輪椅。手動制動器在輪椅的顯眼位置設(shè)置緊急停止按鈕，當(dāng)遇到緊急情況時，使用者可以迅速按下按鈕，實現(xiàn)輪椅的立即停止。緊急停止按鈕05用戶場景測試驗證PART室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性狹窄空間通過性轉(zhuǎn)彎和旋轉(zhuǎn)障礙物避障地面材質(zhì)適應(yīng)性測試輪椅在狹窄空間，如門廊、走廊和電梯中的通過能力。檢測輪椅在遇到家具、電線等障礙物時的自動避障和導(dǎo)航能力。評估輪椅在室內(nèi)環(huán)境中的轉(zhuǎn)彎半徑和旋轉(zhuǎn)靈活性，以確保在有限空間內(nèi)能夠自由移動。測試輪椅在不同地面材質(zhì)，如地毯、木地板和瓷磚上的行駛穩(wěn)定性和抓地力。戶外地形兼容性測試坡度適應(yīng)性坎坷路面通過性防水性能夜間行駛安全性測試輪椅在不同坡度，包括上坡、下坡和斜坡上的行駛性能和穩(wěn)定性。評估輪椅在石子路、草地、泥土路等不平坦地形上的行駛能力和舒適性。測試輪椅在雨天或積水路面上的行駛性能和防水性能，確保電機和電子設(shè)備不受損害。評估輪椅在夜間或光線不足的環(huán)境中的行駛安全性和能見度。長期使用穩(wěn)定性評估耐用性測試通過長時間連續(xù)使用，測試輪椅的耐用性和可靠性，確保其在長期使用中保持穩(wěn)定性能。02040301維修與保養(yǎng)檢查輪椅的易維修性和保養(yǎng)便捷性，包括更換電池、輪胎和易損件等。舒適性評估評估輪椅的座椅、扶手、腳踏板等部件的舒適性，確保長時間使用不會給用戶帶來不適。穩(wěn)定性與安全性長期測試輪椅在各種使用場景下的穩(wěn)定性和安全性，確保用戶在使用過程中始終保持安全。06未來優(yōu)化方向PART能耗優(yōu)化策略高效能源利用通過優(yōu)化輪椅的動力系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)能源的最大化利用，減少能源浪費。01輕量化設(shè)計采用新型材料和技術(shù)，降低輪椅的自重，從而減少能耗。02智能節(jié)能技術(shù)集成智能傳感器和控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境變化和用戶需求，自動調(diào)節(jié)能源輸出，達到節(jié)能效果。03模塊化升級方案模塊擴展性設(shè)計可擴展的模塊，使輪椅能夠隨著用戶需求的增加而擴展功能。03制定統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)不同模塊之間的無縫連接和通信。02接口標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計將輪椅拆分成多個獨立模塊，方便用戶根據(jù)需要進行定制