用于双电机协调控制的电动轮椅的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术用于双电机协调控制的电动轮椅的控制装置，涉及马达驱动的轮椅，包括控制器、手操器、蓄电池和电动机；这些部件的连接方式是：手操器的一端通过继电器与控制器相连接，手操器的另一端与蓄电池连接，控制器和手操器之间采用CAN通讯进行通信，控制器的输出端与电动机相连，蓄电池为控制器、手操器和电动机供电；本发明专利技术装置采用无刷直流电机，用双轮协调差速的控制方法，通过反馈补偿的形式使轮椅在运行时左右轮保持同步，运动稳定，克服了现有技术中有刷直流电机换向速度慢、噪声较大和电机长期处于磨损状态会导致容易损坏的缺陷，同时也克服了现有技术的电动轮椅在运行过程中不稳定和左右轮行驶不同步的缺陷。

Control device of electric wheelchair for dual motor coordinated control

The present invention control device for electric wheelchair dual motor coordinated control, involving the motor driven wheelchair, including controller, manipulator, battery and motor; connection of these parts is: one end of manipulator is connected through the relay controller and manipulator, the other end is connected with the battery, controller communicate using CAN communication device, the output end of the controller is connected with the motor, battery, controller for manipulator and motor power supply; the device of the invention adopts brushless DC motor, coordinated control method for two wheeled differential, through the feedback compensation in the form of the wheelchair to keep pace, running in the left and right wheel movement stability, overcome in the existing technology of Brushless DC motor commutation speed, large noise and motor in the long-term wear condition leads to defects easily damaged, with The utility model also overcomes the defects that the electric wheelchair in the prior art is unstable in the running process and is not synchronous with the left and the right wheels.

【技术实现步骤摘要】
用于双电机协调控制的电动轮椅的控制装置
本专利技术的技术方案涉及马达驱动的轮椅，具体地说是用于双电机协调控制的电动轮椅的控制装置。
技术介绍
双电机协调控制的电动轮椅是现代传动领域的具体应用技术，然而我国在这方面的研究还很不完善，还有很多问题不能解决。电动轮椅以其性能优越、操作简单、运行安全等优点正在逐步代替传统的手动轮椅。但目前我国电动轮椅研究技术不够成熟，电动轮椅主要停留在实验室阶段，普及范围不广，并且目前市场上的电动轮椅体积大，重量大，导致轮椅携带不方便。随着我国科学技术的不断发展和国民生活水平的提高，人们对于电动轮椅的需求会越来越大，电动轮椅作为理想代步工具会以其优于传统轮椅的特点逐步占据市场，推动中国残疾人康复事业的发展。目前市面上的轮椅大都选择直流有刷电机，但是有刷电机运行电流大，噪音比较大，电机磁钢易退磁，降低了轮椅的使用寿命。另外，在《微电机》第47卷第9期《电动轮椅的双轮毂无刷直流电机协调控制方法》一文中，其操作手柄差速算法是以其中一个电机速度为基准速度，另一个电机速度通过差速计算获得，通过手操器给控制器一个控制信号，分别控制轮椅的电机使轮椅前后移动，这样会造成轮椅在运行过程中不稳定和左右轮行驶不同步等问题。CN201420180820公开了一种电动轮椅控制装置，采用开环控制，在轮椅运行过程中速度控制精度不高，不能保持同步；另外，该装置的操作部和驱动部通过通讯连接，操作部和驱动部单独供电，在操作部断电时，驱动部不能及时断电，浪费蓄电池电量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供用于双电机协调控制的电动轮椅的控制装置，采用双轮协调差速的控制方法，通过反馈补偿的形式使轮椅在运行时左右轮保持同步，运动稳定，克服了现有技术中有刷直流电机换向速度慢、噪声较大和电机长期处于磨损状态会导致容易损坏的缺陷，同时也克服了现有技术的电动轮椅在运行过程中不稳定和左右轮行驶不同步的缺陷。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是：用于双电机协调控制的电动轮椅的控制装置，包括控制器、手操器、蓄电池和电动机；这些部件的连接方式是：手操器的一端通过继电器与控制器相连接，手操器的另一端与蓄电池连接，控制器和手操器之间采用CAN通讯进行通信，控制器的输出端与电动机相连，蓄电池为控制器、手操器和电动机供电；其中，所述电动机为无刷直流电动机；所述控制器包括控制器电源模块、驱动模块、霍尔位置检测模块、接收CAN通信模块、声光报警模块和控制器单片机模块；上述控制器的各个模块之间的连接方式是：控制器电源模块、驱动模块、声光报警模块和接收CAN通信模块均与控制器单片机模块连接，所述霍尔位置检测模块与控制器单片机模块进行单向通信，所述驱动模块还与电动机连接；所述手操器包括自锁电源电路模块、摇杆信号输入模块、蓄电池电量检测模块、发送CAN通信模块、手操器单片机模块、电量显示模块和档位显示模块和外壳；上述手操器的各个模块及外壳之间的连接方式是：自锁电源电路模块、摇杆信号输入模块、蓄电池电量检测模块、发送CAN通信模块、手操器单片机模块、电量显示模块和档位显示模块均固定在外壳内，自锁电源电路模块、摇杆信号输入模块、蓄电池电量检测模块、发送CAN通信模块、电量显示模块和档位显示模块均与手操器单片机模块相连，自锁电源电路模块是带有开关作用的供电电路，它为手操器单片机模块提供5V电源，手操器的发送CAN通信模块与控制器的接收CAN通信模块相连，手操器的外壳上设有摇杆，摇杆通过信号线与摇杆信号输入模块连接，蓄电池电量检测模块与蓄电池连接；所述控制器单片机模块中存有控制器的差速控制程序和控制器的驱动程序。上述用于双电机协调控制的电动轮椅的控制装置，所述的自锁电源电路模块的电路构成是：其中，电压转换芯片U1采用LM2575芯片，手操器的输入电压是B+为24V，手操器的输出电压是V0，B+同时接到电阻R1、R2的一端和MOSFET管Q1的S极，电阻R1的另一端接到电阻R5的一端和MOSFET管Q3的D极，MOSFET管Q3的D极接MOSFET管Q2的G极，电阻R5的另一端接到电容C1和互锁电路开关按键S0的一端，电容C1的另一端接到地；互锁电路开关按键S0的另一端接MOSFET管Q3的G极和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接到电阻R3的一端和MOSFET管Q2的D极，电阻R3的另一端接到电阻R2一端和MOSFET管Q1的G极；MOSFET管Q2的S极和MOSFET管Q3的S极接地，MOSFET管Q2的G极接到电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地；MOSFET管Q1的D极接到二极管D1的输入端，二极管D1的输出端接到U1的a端和电解电容C2的正极，U1的b端接到电感L1的一端和二极管D2输出端，U1的d端接到电感L1的另一端、电解电容C3的正极和电容C4的一端；电解电容C2的负极、U1的c端和e端、二极管D2的输入端、电解电容C3的负极和电容C4的另一端均接地。上述用于双电机协调控制的电动轮椅的控制装置，所述驱动模块的电路构成是：其中，驱动模块的功率驱动芯片U2为一个IR2136芯片，控制器的输入电压B+为24V，电容C5一端接地，另一端接+15V和电阻R9、R7、R8的一端及U2的F1引脚，电阻R7的另一端接U2的H1引脚，电阻R8的另一端接U2的G5引脚，电阻R9的另一端同时接二极管D3、D4和D5的输入端，二极管D3的输出端接U2的K3引脚和电容C6的正极，电容C6的负极接U2的K1引脚，U2的K1引脚接MOSFET管Q4的S极，最终将信号IRA+引出，二极管D4的输出端接电容C7的正极，电容C7的负极接U2的J2引脚，U2的J2引脚又接MOSFET管Q5的S极和MOSFET管Q8的D极；二极管D5的输出端接电容C8的正极，电容C8的负极接U2的I3引脚；B+接电容C9的正极及MOSFET管Q4、Q5和Q6的D极，电容C9的负极接电容C10的正极，电容C10的负极接地；U2的K2引脚接电阻R10的一端，电阻R10的另一端接电阻R11的一端和MOSFET管Q4的G极，电阻R11的另一端接MOSFET管Q4的S极和MOSFET管Q9的D极；U2的J3引脚接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接电阻R13的一端和MOSFET管Q5的G极，电阻R13的另一端接MOSFET管Q5的S极和MOSFET管Q8的D极，MOSFET管Q5的S极将信号IRB+引出，U2的I4引脚接电阻R14的一端，电阻R14的另一端接电阻R15的一端和MOSFET管Q6的G极，电阻R15的另一端接MOSFET管Q6的S极和MOSFET管Q7的D极，MOSFET管Q6的S极接端子CON上，U2的I1引脚接电阻R21的一端，电阻R21的另一端接电阻R20的一端和MOSFET管Q9的G极，U2的H5引脚接电阻R19的一端，电阻R19的另一端接电阻R18的一端和MOSFET管Q8的G极，U2的H4引脚接电阻R17的一端，电阻R17的另一端接电阻R16的一端和MOSFET管Q7的G极，电阻R16、R18、R20的另一端、MOSFET管Q7、Q8、Q9的S极均接地，U2的H2、U2的H3和U2的G4引脚均接地,U2的F2、U2的F3、U2的F4、U2的F5、U2的G1和U2的G2引本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于双电机协调控制的电动轮椅的控制装置，其特征在于：包括控制器、手操器、蓄电池和电动机；这些部件的连接方式是：手操器的一端通过继电器与控制器相连接，手操器的另一端与蓄电池连接，控制器和手操器之间采用CAN通讯进行通信，控制器的输出端与电动机相连，蓄电池为控制器、手操器和电动机供电；其中，所述电动机为无刷直流电动机；所述控制器包括控制器电源模块、驱动模块、霍尔位置检测模块、接收CAN通信模块、声光报警模块和控制器单片机模块；上述控制器的各个模块之间的连接方式是：控制器电源模块、驱动模块、声光报警模块和接收CAN通信模块均与控制器单片机模块连接，所述霍尔位置检测模块与控制器单片机模块进行单向通信，所述驱动模块还与电动机连接；所述手操器包括自锁电源电路模块、摇杆信号输入模块、蓄电池电量检测模块、发送CAN通信模块、手操器单片机模块、电量显示模块和档位显示模块和外壳；上述手操器的各个模块及外壳之间的连接方式是：自锁电源电路模块、摇杆信号输入模块、蓄电池电量检测模块、发送CAN通信模块、手操器单片机模块、电量显示模块和档位显示模块均固定在外壳内，自锁电源电路模块、摇杆信号输入模块、蓄电池电量检测模块、发送CAN通信模块、电量显示模块和档位显示模块均与手操器单片机模块相连，自锁电源电路模块是带有开关作用的供电电路，它为手操器单片机模块提供5V电源，手操器的发送CAN通信模块与控制器的接收CAN通信模块相连，手操器的外壳上设有摇杆，摇杆通过信号线与摇杆信号输入模块连接，蓄电池电量检测模块与蓄电池连接；所述控制器单片机模块中存有控制器的差速控制程序和控制器的驱动程序；所述的自锁电源电路模块的电路构成是：其中，电压转换芯片U1采用LM2575芯片，手操器的输入电压是B+为24V，手操器的输出电压是V0，B+同时接到电阻R1、R2的一端和MOSFET管Q1的S极，电阻R1的另一端接到电阻R5的一端和MOSFET管Q3的D极，MOSFET管Q3的D极接MOSFET管Q2的G极，电阻R5的另一端接到电容C1和互锁电路开关按键S0的一端，电容C1的另一端接到地；互锁电路开关按键S0的另一端接MOSFET管Q3的G极和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接到电阻R3的一端和MOSFET管Q2的D极，电阻R3的另一端接到电阻R2一端和MOSFET管Q1的G极；MOSFET管Q2的S极和MOSFET管Q3的S极接地，MOSFET管Q2的G极接到电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地；MOSFET管Q1的D极接到二极管D1的输入端，二极管D1的输出端接到U1的a端和电解电容C2的正极，U1的b端接到电感L1的一端和二极管D2输出端，U1的d端接到电感L1的另一端、电解电容C3的正极和电容C4的一端；电解电容C2的负极、U1的c端和e端、二极管D2的输入端、电解电容C3的负极和电容C4的另一端均接地。...

【技术特征摘要】
1.用于双电机协调控制的电动轮椅的控制装置，其特征在于：包括控制器、手操器、蓄电池和电动机；这些部件的连接方式是：手操器的一端通过继电器与控制器相连接，手操器的另一端与蓄电池连接，控制器和手操器之间采用CAN通讯进行通信，控制器的输出端与电动机相连，蓄电池为控制器、手操器和电动机供电；其中，所述电动机为无刷直流电动机；所述控制器包括控制器电源模块、驱动模块、霍尔位置检测模块、接收CAN通信模块、声光报警模块和控制器单片机模块；上述控制器的各个模块之间的连接方式是：控制器电源模块、驱动模块、声光报警模块和接收CAN通信模块均与控制器单片机模块连接，所述霍尔位置检测模块与控制器单片机模块进行单向通信，所述驱动模块还与电动机连接；所述手操器包括自锁电源电路模块、摇杆信号输入模块、蓄电池电量检测模块、发送CAN通信模块、手操器单片机模块、电量显示模块和档位显示模块和外壳；上述手操器的各个模块及外壳之间的连接方式是：自锁电源电路模块、摇杆信号输入模块、蓄电池电量检测模块、发送CAN通信模块、手操器单片机模块、电量显示模块和档位显示模块均固定在外壳内，自锁电源电路模块、摇杆信号输入模块、蓄电池电量检测模块、发送CAN通信模块、电量显示模块和档位显示模块均与手操器单片机模块相连，自锁电源电路模块是带有开关作用的供电电路，它为手操器单片机模块提供5V电源，手操器的发送CAN通信模块与控制器的接收CAN通信模块相连，手操器的外壳上设有摇杆，摇杆通过信号线与摇杆信号输入模块连接，蓄电池电量检测模块与蓄电池连接；所述控制器单片机模块中存有控制器的差速控制程序和控制器的驱动程序；所述的自锁电源电路模块的电路构成是：其中，电压转换芯片U1采用LM2575芯片，手操器的输入电压是B+为24V，手操器的输出电压是V0，B+同时接到电阻R1、R2的一端和MOSFET管Q1的S极，电阻R1的另一端接到电阻R5的一端和MOSFET管Q3的D极，MOSFET管Q3的D极接MOSFET管Q2的G极，电阻R5的另一端接到电容C1和互锁电路开关按键S0的一端，电容C1的另一端接到地；互锁电路开关按键S0的另一端接MOSFET管Q3的G极和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接到电阻R3的一端和MOSFET管Q2的D极，电阻R3的另一端接到电阻R2一端和MOSFET管Q1的G极；MOSFET管Q2的S极和MOSFET管Q3的S极接地，MOSFET管Q2的G极接到电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地；MOSFET管Q1的D极接到二极管D1的输入端，二极管D1的输出端接到U1的a端和电解电容C2的正极，U1的b端接到电感L1的一端和二极管D2输出端，U1的d端接到电感L1的另一端、电解电容C3的正极和电容C4的一端；电解电容C2的负极、U1的c端和e端、二极管D2的输入端、电解电容C3的负极和电容C4的另一端均接地。2.根据权利要求1所述用于双电机协调控制的电动轮椅的控制装置，其特征在于：所述驱动模块的电路构成是：其中，驱动模块的功率驱动芯片U2为一个IR2136芯片，控制器的输入电压B+为24V，电容C5一端接地，另一端接+15V和电阻R9、R7、R8的一端及U2的F1引脚，电阻R7的另一端接U2的H1引脚，电阻R8的另一端接U2的G5引脚，电阻R9的另一端同时接二极管D3、D4和D5的输入端，二极管D3的输出端接U2的K3引脚和电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏，王泽伟，李练兵，韩雪晶，姚春明，张佳，马欲晓，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12