曹鹏彬，赵建宇，汤旭青

武汉工程大学机电工程学院，湖北　武汉　430205

履带轮椅机器人爬楼姿态控制的研究

曹鹏彬，赵建宇，汤旭青

武汉工程大学机电工程学院，湖北武汉430205

提出一种采用履带结构的轮椅机器人方案，并对其爬楼姿态的控制方法进行研究.利用6轴运动传感器获取机体爬楼时的姿态数据，超声波传感器采集机体两侧的距离数据，根据轮椅机器人自身特点与实际经验，使用模糊PID（Proportion Integration Differentiation）算法设计出模糊自整定PID控制器.通过在MATLAB/SIMULINK下仿真，该控制器能将方向角稳定在预定角度，建立稳态时间为0.17 s，最大超调量不超过7.2%.实际试验中，方向角稳定在预设值±0.2°内，具有很好的控制效果，实现了爬楼过程中的自动控制.

履带轮椅机器人；爬楼姿态控制；模糊PID

1　引言

对有行动障碍需要使用轮椅的人群来说，生活中的楼梯成为一大障碍，传统轮椅已经无法满足要求，为了使其生活更加便利，设计出了能够爬楼梯的轮椅机器人.

在现有的研究成果中，有多种类型的爬楼机器，例如轨道式、行星轮式［1］、踏步式［2］、履带式等等，其中，行星轮式和踏步式均需要专人辅助才能完成正常爬楼动作，而轨道式和履带式能够自主运行.轨道式爬楼装置，需要预先安装固定轨道，灵活性差，适用范围窄.履带式爬楼轮椅［3］是目前应用较多的方案，其重心波动小，传动效率高，能沿着与楼梯台阶直角顶端连线相平行的直线运动，虽然其在爬楼时无需人为操控，但不加反馈的开……