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基于ARM的智能轮椅嵌入式控制系统研究
基于ARM的智能轮椅嵌入式控制系统研究
摘要：随着科技的飞速发展，智能轮椅作为一种便利残障人士生活的重要工具逐渐流行起来。为了增加智能轮椅的功能和性能，本论文研究了基于ARM的智能轮椅嵌入式控制系统。通过对系统的软硬件进行深入分析和设计，实现了轮椅的智能化控制和监测功能。本研究采用ARM作为主控制器，具有高性能、低功耗的特点，将智能算法与轮椅控制系统相结合，实现了自主避障、定位导航、语音交互等功能。实验结果表明，基于ARM的智能轮椅嵌入式控制系统具有良好的性能和可靠性，能够满足残障人士日常生活中的需求。
关键词：智能轮椅，嵌入式控制系统，ARM，自主避障，定位导航，语音交互
一、引言
智能轮椅作为一种智能辅助设备，为行动不便的人士提供了便利。随着科技的不断进步，智能轮椅的功能和性能也不断提升。传统的轮椅控制系统主要通过手动操控实现，操作不方便且存在一定的风险。因此，研究基于ARM的智能轮椅嵌入式控制系统具有重要意义。
二、智能轮椅的嵌入式控制系统设计
1.硬件设计
智能轮椅的嵌入式控制系统主要由主控制器、传感器、执行器等硬件组件组成。本研究采用ARM作为主控制器，其具有高性能、低功耗的特点，能够满足智能轮椅控制的需求。传感器方面，采用超声波传感器、红外传感器等多种传感器，用于实时监测周围环境，并提供环境信息给主控制器。执行器方面，采用电机和舵机等执行器，通过主控制器的控制，实现轮椅的运动和转向。
2.软件设计
智能轮椅的嵌入式控制系统软件主要包括系统驱动程序、算法实现和用户界面。系统驱动程序主要负责硬件的初始化和控制，保证硬件的正常工作。算法实现部分包括自主避障算法、定位导航算法等，通过对传感器获取的环境信息的处理，实现轮椅的智能化控制。用户界面部分通过触摸屏等人机交互设备，实现用户对轮椅的操控和信息显示。
三、智能轮椅的功能实现
1.自主避障功能
通过超声波传感器和红外传感器，实时监测轮椅周围的障碍物。当有障碍物出现时，主控制器通过算法判断障碍物的位置和距离，并自动控制轮椅进行避障操作。实验结果表明，系统在避障过程中可以有效地避免与障碍物碰撞。
2.定位导航功能
通过GPS模块和地图软件，实现对轮椅的定位和导航。用户可以通过触摸屏输入目的地信息，系统通过算法计算最优路径，并提供语音导航给用户。实验结果表明，系统具有准确的定位和导航能力，可以帮助用户准确到达目的地。
3.语音交互功能
通过语音识别和语音合成技术，实现智能轮椅的语音交互功能。用户可以通过语音指令对轮椅进行控制，同时轮椅也可以通过语音合成技术与用户进行交互。实验结果表明，系统具有良好的语音识别和语音合成能力，可以提供便捷的交互方式。
四、实验结果与分析
本研究在ARM开发板上搭建了智能轮椅嵌入式控制系统的原型，并进行了一系列实验。实验结果表明，基于ARM的智能轮椅嵌入式控制系统具有良好的性能和可靠性。自主避障功能能够有效地避免与障碍物碰撞。定位导航功能能够准确地定位和导航轮椅。语音交互功能具有良好的语音识别和语音合成能力。
五、结论
基于ARM的智能轮椅嵌入式控制系统在实现智能化控制和监测功能方面取得了一定的成果。系统具有良好的性能和可靠性，能够满足残障人士日常生活中的需求。然而，智能轮椅嵌入式控制系统还存在一些待解决的问题，如系统的安全性和稳定性等。未来的研究可以进一步深入探索这些问题，并进一步优化系统的性能和功能。
参考文献：
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