这样的国情决定了助行轮椅在国内是迫切需要的，发展前景十分广阔。

1。2研究意义

老年人以及腿部残疾人在生活中种种不便的根源就是独自行走能力的衰退甚至缺失，而 轮椅作为辅助出行工具是较为舒适和方便的，大部分的老年人及腿部残疾人都会选择这种辅 助工具。但普通轮椅也有其局限性，在上下楼的过程中，使用者就不得不需要家人或护工的 协助。而助行轮椅很好地解决了这个问题：借助于辅助电机，助行轮椅实现了使用者自行上 楼、跨越路障等功能，极大地方便了其生活[2]。

本文主要是对助行轮椅的驱动模块和电源模块进行设计工作。驱动模块是连接控制电路 与电机的关键中间介质，起着分析、执行、反馈的作用，是将控制命令转换为实际操作的组 件。控制电路的稳定、准确、可靠极大地决定了助行轮椅的性能和安全。电源模块则是整个 助行轮椅工作的动力来源，是整个装置正常工作的前提，其稳定性直接决定了装置的可靠性。 1。3伺服驱动系统国内外研究现状

伺服驱动技术是机械控制的关键技术之一，其发展经历了三个阶段，由最初的直流伺服 技术发展到直流无刷伺服技术，再到交流永磁同步伺服技术。20 世纪末微处理器、电力电子 技术等的迅猛发展，为现代伺服系统的发展奠定了坚实的基础。

1。3。1 国外研究现状

1。3。2 国内研究现状

1。4 本文主要研究内容与行文安排

本文以已取得国家专利的爬楼助行装置设计为基础[9][8][25]，在总结、综合已有驱动方案 的基础上介绍了一种驱动方案。且在一块板子上集成了多片电机驱动芯片和电源芯片，较大 程度的减少了电路板的体积。

为实现本驱动方案，本文比较了多种电机、驱动方案、电源芯片，并最终给出了电机的 选型、驱动方式的选择、各芯片的选型等，并画出了 PCB 电路板。

以下是各个章节的行文安排： 第一章，首先说明了我国人口老龄化以及残疾人数量增长较快等现象，分析了国内无障

碍设施的现状，然后阐述了研发助行轮椅的必要性和迫切性，说明了驱动电路在助行轮椅中 的地位，最后对国内外伺服驱动技术做了概括性的介绍。

第二章，简要介绍了已获国家专利的助行轮椅设计的主要组成部分，并分析了设计方案 的成本。

第三章，首先分析了助行轮椅的各部分组件重量及运行中的各项性能要求，然后比较了 三种常用电机的优缺点，最后给出了选用电机的参数。

第 4 页 本 科 毕 业 设 计 说 明 书

第四章，首先介绍了驱动系统的组成部分，然后分析了各个模块的具体要求，并根据设 计方案进行芯片、元器件的选型，给出了各模块的原理图，着重介绍了 IPM 芯片，强调了应 用时的注意事项。

第五章，首先介绍了常见的两种电源芯片，并比较了两者的优缺点，然后针对设计方案 的要求给出了电源电路的原理图。

第六章，首先介绍了 Altium Designer 电路设计软件，然后分析了电路板设计的规则、要 求，给出了具体的设计步骤，最后展示设计完毕的 PCB 电路板。

2助行轮椅简介

2。1 助行轮椅结构

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助行轮椅的服务人群是老年人和残疾人士，因此其需要满足如下的几个基本设计要求：

（1）具备平地和上下楼两种模式；（2）操作简单，工作效率高；（3）上下楼重心移动平缓；

（4）地形陡峭时自动降低重心，保证安全性；（5）上下楼时乘坐者面向运动方向，避免造 成不便。