智能轮椅传感器系统的总体结构设计

智能轮椅传感器系统总体结构设计：智能轮椅的总功能可以分为以下几个子功能：环境感知及导航功能、控制功能、驱动功能和人机交互功能。通过对智能轮椅的功能分析和模块划分，再结合具体的研究内容和期望控制目标，本系统主要由传感器模块、驱动控制模块和人机交互模块3部分组成。

　　其中传感器模块主要有内部状态感知和外部环境感知两部分构成：通过姿态传感器确定轮椅自身的位姿信息、通过编码器的位移速度和距离获得自定位信息；视觉超声波和接近开关主要负责持续获得周围环境和障碍物的距离信息。驱动控制模块我们采用后轮驱动的方式，每一个后轮配置一个电动机，在控制器的操作下实现电动轮椅的前进、后退和转向。人机交互界面由操作杆和个人电脑界面数据输入两种方式，实现基本的人机交互功能。

　　其中，数据采集单元拟选择DSP TMS320LF2407A作为传感器模块的控制芯片。TMS320LF2407A是一款高性能的数字信号处理器，它具有较高的频率，丰富的外围接口。它的主频可达150MHz、低功耗；128kXl6位片上FLASH，18kXl6位片上SRAM，4kXl6位片上ROM；用于电机控制的外设，2个事件管理器；多种标准串口外设，1个SPI同步串口、2个UART异步串口、1个增强型CAN总线接口、1个McBSP同步串口；16通道的12位A／D转换器；56个独立可编程、复用型、通用I／O口。能够符合本系统设计的要求。

　　多传感器数据采集与处理：本系统的智能轮椅有2个独立的驱动轮，各自配备一个电机码盘。由2个电机码盘的实时检测数据构成了里程计式的相对定位传感器，同时安装了倾角传感器和陀螺仪来测量轮椅在行进过程中的姿态状态。超声波传感器和接近开关被用于感知周围环境信息。为获取更大范围内的障碍物信息，本系统配备了8个红外传感器和8个超声波传感器。另外安装了一个CCD摄像头用于判断前方行进路程中的深度信息。