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研究生: 杜立博
Du, Li-Bo
論文名稱: 電動輪椅的爬階伺服機構設計與實作
The Climb-Step Servo Mechanism Design and Implementation of an Electrically Operated Wheelchair
指導教授: 陳建祥
Chen, Jian-Shiang
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 57
中文關鍵詞: 爬階輪椅平衡
外文關鍵詞: climb-step wheelchair, balance
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  • 本文係研究一般電動輪椅,將其改造形成可爬升一階樓梯或克服柏油路面與人行道間落差之爬階輪椅,而其機構之設計將會受限於使用的環境。在本文中使用的爬升系統為直線型伸縮之電動缸,利用其內部螺桿的設計,降低機構背隙影響控制結果可能。在前輪部分將傳統輪椅上之從動輪換成主動輪,提升爬階高度。接著利用線性化模型對其系統識別後,設計爬升時之響應規格,找出PID控制器參數。爬升過程中利用搖桿驅動前後輪,同時感測器判斷輪椅傾斜角度,使輪椅能恢復水平姿態,降低使用者在爬升過程產生的不舒服。本文將利用C8051F340為運算核心,整合馬達控制、感測器、濾波器及PID控制器,最後再由RS232回傳傾斜角度來說明爬階輪椅具有維持車身水平的基本能力。


    摘要 I Abstract II 目錄 III 圖目錄 VI 表目錄 X 第一章 緒論 1 1-1 研究背景與動機 1 1-2 文獻回顧 1 1-3 本文架構 8 第二章 問題描述 9 2-1 升降系統設計規範 9 2-1-1 上一代輪椅簡述 9 2-1-2 爬升機構改良 11 2-2 輪椅力學討論[16] 12 2-2-1 前輪爬升力學分析 13 2-2-2 後輪爬階力學分析 15 2-3 爬升策略討論 17 2-3-1 輪椅平衡 17 2-3-2 爬階機制討論 18 2-4 控制器設計 19 第三章 實驗系統架構 24 3-1 實驗系統架構 24 3-2 實驗硬體簡介 25 3-2-1 電動輪椅 25 3-2-2 前輪爬升用電動缸 27 3-2-3 電動缸用直流無刷馬達 28 3-2-4 前輪輪鼓馬達 29 3-2-5 後輪直流馬達驅動器 30 3-2-6 C8051F340 31 3-2-7 陀螺儀與傾斜計 32 3-3 實驗軟體簡介 34 3-4 電源轉換電路 35 3-5 實驗環境 35 第四章 實驗結果 35 4-1 輪椅組裝結果與討論 35 4-2 力學分析討論爬升極限 35 4-3 系統鑑別與控制器設計結果 35 4-4 爬升實驗 35 4-4-1 斜坡平衡實驗 35 4-4-2 可變樓梯高度實驗結果與討論 35 4-4-3 戶外階梯爬升結果 35 第五章 本文貢獻與未來展望 35 5-1 結論 35 5-2 本文貢獻 35 5-3 未來展望 35 參考文獻 35 附錄 35

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