CN117547442A - 一种助行器轮椅的随动助行控制系统 - Google Patents

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CN117547442A CN202311526963.0A CN202311526963A CN117547442A CN 117547442 A CN117547442 A CN 117547442A CN 202311526963 A CN202311526963 A CN 202311526963A CN 117547442 A CN117547442 A CN 117547442A
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Abstract

本发明公开了一种助行器轮椅的随动助行控制系统，包括主控制器、传感器系统和电机驱动系统,其中：主控制器包括行驶控制系统、助行控制系统、陪护控制系统；传感器系统包括手柄传感器、座椅压力传感器、红外传感器、陀螺仪、超声传感器；电机驱动系统包括输出驱动电路、过流保护电路、差分电流采样电路；控制系统通过采样的手柄压力和推力数值，通过算法控制电机驱动系统。

Description

一种助行器轮椅的随动助行控制系统
本申请是申请号为“202210148168.1”、申请日为2022年2月18日、发明名称为“一种随动助行控制系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及康复辅助器具和移动助行技术领域,尤其涉及一种助行器轮椅的随动助行控制系统。
背景技术
现有的电动助行器有辅助行走的功能，但是没有轮椅的乘坐移动功能；现有轮椅的控制系统可以满足使用者乘坐移动，但是对于腿脚不灵便、有行走需求的老年人，不能提供行走辅助，另外，控制系统安全控制还不完善，老年人容易跌倒。
为此，本发明提供了一种随动助行控制系统，用于助行器轮椅一体式设备，能够使助行器轮椅适应各种复杂路况，方便护理人员操作，可以满足各类残障者的出行需求。
发明内容
为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：
一种随动助行控制系统，包括主控制器、传感器系统和电机驱动系统,其中：主控制器包括行驶控制系统、助行控制系统、陪护控制系统；传感器系统包括手柄传感器、座椅压力传感器、红外传感器、陀螺仪、超声传感器；电机驱动系统包括输出驱动电路、过流保护电路、差分电流采样电路。
所述的随动助行控制系统，其中：手柄传感器位于助行器轮椅后端的手柄内，手扶着手柄产生压力，数值设为F1，手推手柄产生推力，数值设为F3；座椅压力传感器位于助行器轮椅座位上，有人坐下时，压力传感器产生电信号，数值设为F2；红外传感器有2个，分别位于后端扶手和座位，用于检测助行器轮椅的后端是否有人和检测助行器轮椅座位是否有人，设后端扶手的红外传感器数值为H1，座位上的红外传感器数值为H2；超声传感器位于助行器轮椅后端，用于检测助行器轮椅后方人员的距离，设超声传感器数值为C。
所述的随动助行控制系统，其中：当F1≠0，F2＝0,H1＝0，H2≠0，控制系统启动助行功能模式：
当手柄压力F1达到预设阈值F1A时，助行器轮椅的轮椅行驶状态为禁止，助行状态和陪护状态待启动，继续检测座位压力传感器数值F2，当F2＝0时，助行状态启动；
F1≥F1A，电机启动，助行器轮椅向前行驶，此时再判断F3数值，当F3达到预设阈值F3A时，电机加速，按照F3大小同比例放大控制电机时速；
当F1达到预设阈值F1C时，F1A＜F1C，随动助行控制系统判定此时状态为紧急情况，，手柄压力异常，系统制动；当F3达到预设阈值F3C时，F3A＜F3C，随动助行控制系统判定此时状态为紧急情况，推力异常，摔倒风险加大，系统制动；
控制系统通过采样的手柄压力和推力数值，通过算法控制电机驱动系统，设陀螺仪测得受力方向与垂直线的夹角为φ，
设定此功能下的电机调速电流为It1，则有，
It1＝π·A·F1/2arctanφ-B·F3
其中，A为电机驱动电流采样放大器放大系数，B为电机反馈电流采样放大器系数，F1为手柄压力，F3为手柄推力。
所述的随动助行控制系统，其中：当手柄压力传感器数值F1＝0，F2≠0,H1≠0，H2＝0，控制系统启动轮椅功能模式：
当座位压力F2达到预设阈值F2A时，助行器轮椅的助行状态为禁止，轮椅行驶状态和陪护状态待启动，继续检测手柄压力传感器数值F1，当F1＝0时，行驶状态启动，当F1≠0时，陪护状态启动；
当F2达到预设阈值F2C时，F2A＜F2C，随动助行控制系统判定此时状态为乘坐人坐轮椅的姿势不正确，系统制动；
F2≥F2A，电机启动，助行器轮椅向前行驶，此时再判断F1、F3数值，当F1和F3≠0，行驶控制器操作禁止；
控制系统通过采样的座位压力数值，根据算法控制电机驱动系统，设陀螺仪测得受力方向与垂直线的夹角为φ，
设定此功能下的电机调速电流为It2，则有，
It2＝π·A·f2/2arctanφ＝π·A·F2·cosφ/2arctanφ
其中，A为电机驱动电流放大器放大系数，F2为人体坐座位的压力，f2为F2垂直分力。
所述的随动助行控制系统，其中：当手柄压力传感器数值F1≠0，F2≠0,H1≠0，H2≠0，控制系统启动陪护功能模式：
当F2达到预设阈值F2C时，F2A＜F2C，随动助行控制系统判定此时状态为乘坐人坐轮椅的姿势不正确，系统制动；
F2≥F2A，电机启动，助行器轮椅向前行驶，此时再判断F1、F3数值，当F1、F3≠0，行驶控制器操作禁止；
控制系统通过采样的手柄压力数值、座位压力数值，根据算法控制电机驱动系统，设陀螺仪测得受力方向与垂直线的夹角为φ，
设定此功能下的电机调速电流为It3，则有，
It3＝π·A·F1/2arctanφ+π·A·F2·cosφ/2arctanφ-B·F3
其中，A为电机驱动电流采样放大器放大系数，B为电机反馈电流采样放大器系数，F1为手柄压力，F2为座位压力，F3为手柄推力。
所述的随动助行控制系统，其中：主控制芯片电路包括主控制器芯片U20。
所述的随动助行控制系统，其中：输出驱动电路包括驱动芯片U1和驱动芯片U3。
所述的随动助行控制系统，其中：差分电流采样电路包括第一差分电流采样电路和第二差分电流采样电路，第一差分电流采样电路和第二差分电流采样电路都包括运算放大器。
所述的随动助行控制系统，其中：过流保护电路包括比较器芯片。
附图说明
图1是随动助行控制系统架构图；
图2是助行功能状态的受力图；
图3是轮椅功能状态的受力图；
图4是陪护功能状态的受力图；
图5是主控制器芯片线路图；
图6是输出驱动电路图；
图7是差分电流采样电路图1；
图8为差分电流采样电路图2；
图9是过流保护电路图。
具体实施方式
下面结合附图1-9，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，本发明的随动助行控制系统包括主控制器、传感器系统和电机驱动系统。其中：主控制器包括行驶控制系统、助行控制系统、陪护控制系统；传感器系统包括手柄压力和推力传感器、座椅压力传感器、红外传感器、陀螺仪、超声传感器；电机驱动系统包括输出驱动电路、过流保护电路、差分电流采样电路和外围电路(例如，包括按钮开关等控制电路、接口电路等)。
本发明的随动助行控制系统具备三种状态：在轮椅行驶功能状态时，控制系统根据使用者的负载情况，控制电机进行前后行驶、左右转弯，辅助使用者乘坐轮椅移动；在助行功能状态时，控制系统驱动电机自动匹配使用者的步态，辅助改善步态和防止跌倒；在陪护功能状态时，控制系统在多传感器协同作用下，由陪护人员按患者的需求操作助行器轮椅，用扶手控制助行器轮椅的前后行驶、左右转弯，辅助患者乘坐移动，方便陪护人员的操作，同时可以满足各类残障者的出行需求。
在轮椅行驶功能状态下，控制系统让操作助行器轮椅的使用者乘坐轮椅移动，此状态下助行器轮椅作为轮椅使用。在助行功能状态下，使用者本人手扶着助行器轮椅后端的手柄，手推助行器轮椅行走，此功能状态下，助行器轮椅作为助行器使用。在陪护功能状态下，陪护人员站在助行器轮椅后方，手扶着助行器轮椅后端的手柄，患者坐在助行器轮椅的座位上，陪护人员手推载有患者的助行器轮椅移动。
所述传感器系统，包括手柄传感器、座椅压力传感器、红外传感器、超声传感器和陀螺仪。
手柄传感器位于助行器轮椅后端的手柄内，手扶着手柄产生压力，数值设为F1。手推手柄产生推力，数值设为F3。座椅压力传感器位于助行器轮椅座位上，有人坐下时，压力传感器产生电信号，数值设为F2。红外传感器有2个，分别位于后端扶手和座位，用于检测助行器轮椅的后端是否有人和检测助行器轮椅座位是否有人。设后端扶手的红外传感器数值为H1，座位上的红外传感器数值为H2。超声传感器位于助行器轮椅后端，用于检测助行器轮椅后方人员的距离。设超声传感器数值为C。
1、助行功能：
当F1≠0，F2＝0,H1＝0，H2≠0，控制系统启动助行功能模式。
在助行功能模式下，手柄压力传感器实时采集压力数值，用于控制系统对使用者手扶手柄时的状态进行判定。如图2所示。
具体为：
当手柄压力F1达到预设阈值F1A时，助行器轮椅的轮椅行驶状态为禁止，助行状态和陪护状态待启动，继续检测座位压力传感器数值F2。当F2＝0时，助行状态启动，此时，控制器为助行功能。
F1≥F1A，电机启动，按每时速1.5公里/小时向前行驶。此时再判断F3数值，当F3达到预设阈值F3A时，电机加速，按照F3大小同比例放大控制电机时速。
当F1达到预设阈值F1C时(F1A＜F1C)，随动助行控制系统判定此时状态为紧急情况(行走失稳)，手柄压力异常，系统制动。当F3达到预设阈值F3C时(F3A＜F3C)，随动助行控制系统判定此时状态为紧急情况(推力失速)，推力异常，摔倒风险加大，系统制动。
控制系统通过采样的手柄压力和推力数值，通过算法控制电机驱动系统，设手柄压力、推力的合力方向与垂直线的夹角为φ，
设定此功能下的电机调速电流为It1，则有，
It1＝π·A·F1/2arctanφ-B·F3
其中，A为电机驱动电流采样放大器放大系数，B为电机反馈电流采样放大器系数，F1为手柄压力，F3为手柄推力。
手柄压力、推力的合力可根据陀螺仪测得的数据计算得出。
2、轮椅功能
当手柄压力传感器数值F1＝0，F2≠0,H1≠0，H2＝0，控制系统启动轮椅功能模式。在轮椅功能模式下，座位压力传感器实时采集压力数值，用于控制系统对使用者乘坐时的状态进行判定。如图3所示。
具体为：
当座位压力F2达到预设阈值F2A时，助行器轮椅的助行状态为禁止，轮椅行驶状态和陪护状态待启动。继续检测手柄压力传感器数值F1。当F1＝0时，行驶状态启动，此时，控制器为行驶功能。当F1≠0时，陪护状态启动，控制器为陪护功能。
当F2达到预设阈值F2C时(F2A＜F2C)，随动助行控制系统判定此时状态为乘坐人坐轮椅的姿势不正确(或不稳定)，系统制动。
F2≥F2A，电机启动，按每时速3.0公里/小时，向前行驶。此时再判断F1、F3数值，当F1和F3≠0，将乘坐者控制的行驶控制器操作设为禁止，此时由护理人员使用扶手操作或手推助行器轮椅，防止患者和护理人员同时操作控制器，按护理人员优先的原则，进行行驶控制保护。
控制系统通过采样的座位压力数值，根据算法控制电机驱动系统，设座位压力的方向与垂直线的夹角为φ，
设定此功能下的电机调速电流为It2，则有，
It2＝π·A·f2/2arctanφ＝π·A·F2·cosφ/2arctanφ
其中，A为电机驱动电流放大器放大系数，F2为人体坐座位的压力，f2为F2垂直分力。
3、陪护功能：
当手柄压力传感器数值F1≠0，F2≠0,H1≠0，H2≠0，控制系统启动陪护功能模式。在陪护功能模式下，手柄压力传感器实时采集压力数值F1；座位压力传感器实时采集压力数值F2，用于控制系统对使用者乘坐时的状态进行判定；手柄推力传感器采集推力数值F3。如图4所示。
当F2达到预设阈值F2C时(F2A＜F2C)，随动助行控制系统判定此时状态为乘坐人坐轮椅的姿势不正确(或不稳定)，系统制动。
F2≥F2A，电机启动，按时速3.0公里/小时，向前行驶。此时再判断F1、F3数值，当F1、F3≠0，行驶控制器操作禁止，即有人用手扶或手推时，进行行驶控制保护。
控制系统通过采样的手柄压力数值、座位压力数值，根据算法控制电机驱动系统，设手柄压力、座位压力的合力方向与垂直线的夹角为φ，
设定此功能下的电机调速电流为It3，则有，
It3＝π·A·F1/2arctanφ+π·A·F2·cosφ/2arctanφ-B·F3
其中，A为电机驱动电流采样放大器放大系数，B为电机反馈电流采样放大器系数，F1为手柄压力，F2为座位压力，F3为手柄推力。
如图5所示，主控制芯片电路包括主控制器芯片U20(N32G455X)，管脚1-6悬空，管脚7、8连接晶振，管脚9连接RST信号端，为复位端。
管脚10、11、12分别连接PC2、PC3和PC0，PC2、PC3和PC0是第一电机(例如左侧电机)M1的三相U、V、W电流采样端。管脚13悬空。管脚14连接AGND，为模拟接地端。管脚15连接VDDA，为参考电压端。管脚16、17、18分别连接PA0、PB3、PB0，PA0、PB3、PB0是第一电机M1的三个计数编码器的输出值。
管脚19悬空。管脚20连接GND，GND为数字地。管脚21连接3.3V电压，管脚22连接连接LED指示等。管脚23悬空。管脚24、25、26分别连接PB6、PD13、PB8，PB6、PD13、PB8是第二电机(例如右侧电机)M2的三个计数器编码器的输出值。
管脚27、28、29分别连接M2-HU、M2-HV、M2-HW，M2-HU、M2-HV、M2-HW是电机M2的三相霍尔传感器输出端(用于输出表征电机转子状态的电压信号)。
管脚30-32悬空。管脚33、36、37分别连接PD10、PD12、PD11，PD10、PD12、PD11是电机M2的三相U、V、W电流采样端。管脚34、35、38、39悬空。管脚40连接GND，GND是数字地。管脚41连接3.3V电压。
管脚42连接PE14(M1_硬件过流)，是电机M1的硬件电流保护信号输入端。管脚43、44、45分别连接PE8、PE10、PE12(M1_UL_PWM、M1_VL_PWM、M1_WL_PWM)，是电机M1三相PWM低端输入。管脚46、47悬空。管脚48连接PA1，是母线电压采样输入端。管脚49、50悬空。
管脚51、52、53分别连接PC6、PC7、PC8(M2_UH_PWM、M2_VH_PWM、M2_WH_PWM)，是电机M2三相PWM高端输入。管脚54悬空。管脚55、56、57分别连接PE9、PE11、PE13(M1_UH_PWM、M1_VH_PWM、M1_WH_PWM)，是电机M1三相PWM高端输入。管脚58、59分别连接PA11、PA12(58-CAN_RX、59-CAN_TX)，是CAN总线发送和接收端，用于与外围电路中的手柄控制按钮等连接。
管脚60连接PA13，是程序读写端口TMS/SWDIO。管脚61连接GND，GND是数字地。管脚62连接3.3V电压。管脚63连接PA14，是程序读写端口TCK/SWCLK。管脚64、67、70分别连接PC10、PC11、PC12(M2_UL_PWM、M2_VL_PWM、M2_WL_PWM)，是电机M2三相PWM低端输入。管脚65、66、68、69悬空。
管脚71连接PD1(71-M2_硬件过流)，是电机M2的硬件电流保护信号输入端。管脚72、73连接PA10、PA9(串口-72-TX、串口-73-RX)，是串口发送和接收端。管脚74、75、77分别连接M1-HU、M1-HV、M1-HW，M1-HU、M1-HV、M1-HW是电机M1的三相霍尔传感器输出值。管脚76、79连接GND，GND是数字地。管脚78悬空。管脚80连接3.3V电压。
如图6，示出了输出驱动电路结构，其包括U1驱动芯片和U3驱动芯片。
U1芯片是SLM7888MD，管脚1、3、5(HIN1、HIN2、HIN3)是高侧栅极驱动器输出的逻辑输入端。管脚2、4、6(LIN1、LIN2、LIN3)是低侧栅极驱动器输出的逻辑输入端。管脚19、15、9(HO1、HO2、HO3)是高侧栅极驱动器输出端。管脚17、13、7(LO1、LO2、LO3)是低侧栅极驱动器输出端。管脚18、14、8(Vs1、Vs2、Vs3)是高边驱动器浮动电源偏移端。管脚20、18、10(VB1、VB2、VB3)是高边驱动器浮动电源端。管脚11(GND)是接地端。管脚12(VDD)是逻辑和栅极驱动器电源端。
U3芯片是SLM7888MD，管脚同U1。
PZ1是电阻为330欧姆×4的排阻，PZ1的输入端PE9、PE8、PE11、PE10分别连接主控制器芯片相应的端。PZ1输出端1PWM1、1PWM2、1PWM3、1PWM4连接U1芯片的管脚1、2、3、4(HIN1、LIN1、HIN2、LIN2)。
PZ2是电阻为330欧姆×4的排阻，PZ2的输入端PE13、PE12、PC6、PC10分别连接主控制器芯片相应的端。PZ2输出端1PWM5、1PWM6、2PWM1、2PWM2连接U1芯片的管脚5、6(HIN3、LIN3)和U2芯片的管脚1、2(HIN1、LIN1)。
PZ3是电阻为330欧姆×4的排阻，PZ3的输入端PC7、PC11、PC8、PC12分别连接主控制器芯片相应的端。PZ3输出端2PWM3、2PWM4、2PWM5、2PWM6连接U2芯片的管脚3、4、5、6(HIN2、LIN2、HIN3、LIN3)。
U1芯片的管脚19、17、15、13、9、7(HO1、LO1、HO2、LO2、HO3、LO3)连接到1HO1、1LO1、1HO2、1LO2、1HO3、1LO3，1HO1、1LO1、1HO2、1LO2、1HO3、1LO3分别与51欧姆的电阻R1、R8、R15、R20、R28、R33第一端连接，电阻R1、R8、R15、R20、R28、R33第二端分别与MOS管(型号SE100150G)Q1、Q3、Q5、Q7、Q9、Q11的门级连接。阻值为10K欧姆的电阻R3、R11、R17、R22、R31、R35一端与Q1、Q3、Q5、Q7、Q9、Q11的门级连接，另一端与Q1、Q3、Q5、Q7、Q9、Q11的门级连接的发射极连接，Q1、Q3、Q5、Q7、Q9、Q11的发射极还与U1、U1I、V1、V1I、W1、W1I连接。U1、V1、W1是电机M1的三相相电压端，U1I、V1I、W1I是电机M1的三相相电流端。通过对不同MOS管通断的控制，可控制电机的转速和正反转。
U1的管脚18、14、8(Vs1、Vs2、Vs3)分别与U1、V1、W1连接，还分别与106/50V的电容C1、C4、C6的一端连接，电容C1、C4、C6的另一端分别与管脚20、16、10(VB1、VB2、VB3)连接，电容C1、C4、C6的另一端分别与RS1M二极管D1、D2、D3的负极连接，二极管D1、D2、D3的正极分别与+12V电压连接。
U1芯片的管脚12与+12V电压源连接，管脚11与地线GND连接，管脚11与12之间连接在105/50V电容C3的两端。+12V电压源与地线GND之间连接在106/50V电容C2的两端。
U3芯片的管脚19、17、15、13、9、7(HO1、LO1、HO2、LO2、HO3、LO3)连接到2HO1、2LO1、2HO2、2LO2、2HO3、2LO3，2HO1、2LO1、2HO2、2LO2、2HO3、2LO3分别与51欧姆的电阻R2、R9、R16、R21、R29、R34第一端连接，电阻R2、R9、R16、R21、R29、R34第二端分别与MOS管(型号SE100150G)Q2、Q4、Q6、Q8、Q10、Q12的门级连接。阻值为10K欧姆的电阻R4、R12、R18、R23、R32、R36一端与Q2、Q4、Q6、Q8、Q10、Q12的门级连接，另一端与Q2、Q4、Q6、Q8、Q10、Q12的发射极连接，Q2、Q4、Q6、Q8、Q10、Q12的发射极还与U2、U2I、V2、V2I、W2、W2I连接。U2、V2、W2是电机M2的三相相电压端，U2I、V2I、W2I是电机M2的三相相电流端。
U3的管脚18、14、8(Vs1、Vs2、Vs3)分别与U2、V2、W2连接，还分别与106/50V的电容C9、C13、C14的一端连接，电容C9、C13、C14的另一端分别与管脚20、16、10(VB1、VB2、VB3)连接，电容C9、C13、C14的另一端还与RS1M二极管D4、D5、D6的负极连接，二极管D4、D5、D6的正极分别与+12V电压连接。
U1芯片的管脚12与+12V电压连接，管脚11与地线GND连接，管脚11与12之间连接在105/50V电容C11的两端。+12V电压源与地线GND之间连接在106/50V电容C10的两端。
Q1、Q2、Q5、Q6、Q9、Q10的集电极与VIN+连接，VIN+是24V电源经过稳压电路后的输入电压。Q3、Q4、Q7、Q8、Q11、Q12的集电极与Q1、Q2、Q5、Q6、Q9、Q10的发射极连接。
CN1是电机M1的三相电压的接入端子(管脚1、2、3分别连接U1、V1、W1)，CN2是电机M2的三相电压的接入端子(管脚1、2、3分别连接U2、V2、W2)。
如图7所示，第一差分电流采样电路包括运算放大器U5(RS624)，U5分为U5A(管脚1、2、3、4、11)、U5B(管脚5、6、7)、U5C(管脚8、9、10)、U5D(12、13、14)四个部分。
管脚1连接PC3，PC3是电机M1的V相电流采样端。电阻R62和电容C30并联后，两端分别连接管脚1和管脚2，R62的阻值为5.1K/1％，C30的容值为100pF/10V。管脚2和管脚3之间用电容C26连接，C26的容值为100pF/10V。管脚2还连接电阻R61的一端，R61的阻值为1K/1％，R61的另一端接地。管脚3与电阻R49的一端连接，R49的阻值为5.1K/1％，R49的另一端与1.65V电压连接。管脚3还与电阻R53一端连接，R53的阻值为1K/1％，R53的另一端与V1I连接，R53的另一端还与电阻R57连接，R57的阻值为0.01/3W/1％，R57的另一端接地。
管脚7连接PC0，PC0是电机M1的W相电流采样端。电阻R64和电容C31并联后，两端分别连接管脚7和管脚6，R64的阻值为5.1K/1％，C31的容值为100pF/10V。管脚6和管脚5之间用电容C27连接，C27的容值为100pF/10V。管脚6还连接电阻R63的一端，R63的阻值为1K/1％，R63的另一端接地。管脚5与电阻R50的一端连接，R50的阻值为5.1K/1％，R50的另一端与1.65V电压连接。管脚5还与电阻R54一端连接，R54的阻值为1K/1％，R54的另一端与W1I连接，R54的另一端还与电阻R59连接，R59的阻值为0.01/3W/1％，R59的另一端接地。
管脚8连接PC2，PC2是电机M1的U相电流采样。电阻R46和电容C24并联后，两端分别连接管脚8和管脚9，R46的阻值为5.1K/1％，C24的容值为100pF/10V。管脚9和管脚10之间用电容C19连接，C19的容值为100pF/10V。管脚9还连接电阻R45的一端，R45的阻值为1K/1％，R45的另一端接地。管脚10与电阻R37的一端连接，R37的阻值为5.1K/1％，R37的另一端与1.65V电压连接。管脚10还与电阻R40一端连接，R40的阻值为1K/1％，R40的另一端与U1I连接，R40的另一端还与电阻R42连接，R42的阻值为0.01/3W/1％，R42的另一端接地。
管脚12连接VBUS，VBUS是总线电压。管脚13与管脚14直接连接，管脚14连接PA1，PA1是母线电压采样输入端。管脚14还与电容C23一端连接，C23的容值为104/10V，C23的另一端接地。
如图8所示，第二差分电流采样电路包括运算放大器U4(RS624)，U4分为U4A(管脚1、2、3、4、11)、U4B(管脚5、6、7)、U4C(管脚8、9、10)、U4D(12、13、14)四个部分。
管脚1连接PD12，PD12是电机M2的V相电流采样端。电阻R66和电容C32并联后，两端分别连接管脚1和管脚2，R66的阻值为5.1K欧/1％，C32的容值为100pF/10V。管脚2和管脚3之间用电容C28连接，C28的容值为100pF/10V。管脚2还连接电阻R65的一端，R65的阻值为1K/1％，R65的另一端接地。管脚3与电阻R51的一端连接，R51的阻值为5.1K/1％，R51的另一端与1.65V电压连接，1.65V是参考电压。管脚3还与电阻R55一端连接，R55的阻值为1K/1％，R55的另一端与V2I连接，R55的另一端还与电阻R58连接，R58的阻值为0.01/3W/1％，R58的另一端接地。
管脚7连接PC10，PC10是电机M2的W相电流采样端。电阻R68和电容C33并联后，两端分别连接管脚7和管脚6，R68的阻值为5.1K/1％，C33的容值为100pF/10V。管脚6和管脚5之间用电容C29连接，C29的容值为100pF/10V。管脚6还连接电阻R67的一端，R67的阻值为1K/1％，R67的另一端接地。管脚5与电阻R52的一端连接，R52的阻值为5.1K/1％，R52的另一端与1.65V电压连接。管脚5还与电阻R56一端连接，R56的阻值为1K/1％，R56的另一端与W2I连接，R56的另一端还与电阻R60连接，R60的阻值为0.01/3W/1％，R60的另一端接地。
管脚8连接PD11，PD11是电机M2的U相电流采样端。电阻R48和电容C25并联后，两端分别连接管脚8和管脚9，R48的阻值为5.1K/1％，C25的容值为100pF/10V。管脚9和管脚10之间用电容C20连接，C20的容值为100pF/10V。管脚9还连接电阻R47的一端，R47的阻值为1K/1％，R47的另一端接地。管脚10与电阻R38的一端连接，R38的阻值为5.1K/1％，R38的另一端与1.65V电压连接。管脚10还与电阻R41一端连接，R41的阻值为1K/1％，R41的另一端与U1I连接，R41的另一端还与电阻R43连接，R43的阻值为0.01/3W/1％，R43的另一端接地。
管脚12连接电阻R39的一端，R39的阻值是1K/1％，R39的另一端连接VDDA,VDDA是数字3.3V电压经10μH磁珠后的模拟电压3.3V。管脚12还与电容C21的一端连接，C21的容值是47μF/16V，C21的另一端接地。管脚12还与电阻R44的一端连接，R44的阻值是1K/1％，R44的另一端接地。管脚13与管脚14直接连接，管脚14连接1.65V电压，1.65V电压是参考电压。管脚14还与电容C22一端连接，C22的容值为47μF/16V，C22的另一端接地。
如图9所示，过流保护电路包括比较器芯片U2(TP1942-SR)，U2分为U2A(管脚1、2、3、4、8)和U2B(管脚5、6、7)。
管脚1连接PE14，PE14是电机M1的过流保护信号端。管脚1还与电阻R7的一端连接，R7阻值是10K，R7另一端与3.3V电压连接。管脚1还与电容C8的一端连接，C8的容值是104/10V，C8的另一端接地。管脚8与3.3V电压连接。3.3V电压与地之间连接电容C5，C5的容值是47μF/16V。
管脚2分别与电阻R6、R5、R10、R13的一端连接，R6、R5、R10、R13的阻值分别为75K、2.2K、2.2K、2.2K，R6的另一端与3.3V电压连接，R5、R10、R13的另一端分别与U1I、V1I、W1I连接。管脚2还与电容C7的一端连接，C7的容值是330pF/10V，C7的另一端接地。
管脚3分别与电阻R14、R19和电容C12的一端连接，R14的阻值是20K，R19的阻值是10K，C12的容值是47μF/16V，R14的另一端与3.3V电压连接，R19和C12的另一端接地。管脚3还与管脚5直接连接。管脚4接地。
管脚5分别与电阻R25、R24、R27、R30一端连接，R25、R24、R27、R30的阻值分别为75K、2.2K、2.2K、2.2K，R25的另一端与3.3V电压连接，R24、R27、R30的另一端分别与U2I、V2I、W2I连接。管脚5还与电容C15的一端连接，C15的容值是330pF/10V，C15的另一端接地。
管脚7与PD1连接，PD1是电机M2的过流保护信号。管脚7还与电阻R26的一端连接，R26阻值是10K，R26另一端与3.3V电压连接。管脚7还与电容C16的一端连接，C16的容值是104/10V，C16的另一端接地。
通过本发明，能够增强电机在慢行控制系统中的稳定性和低扭矩下电机低速电流的精准控制，并且可以依靠电机被动运动特别是人推动电机时进行控制电流驱动。差分放大电路具有很高的共模抑制比，有利于小微信号的识别与检测。在输出驱动电路中增加了低边下拉电路，可以保证在MOS管的门级没有有效电平的状态下保持低电平，增强了MOS管的抗干扰性能。在整体电路保护方面增加了外部三相电机电流的硬件过流保护，完善了保护功能。

Claims (5)

1.一种助行器轮椅的随动助行控制系统，包括主控制器、传感器系统和电机驱动系统,其特征在于：主控制器包括行驶控制系统、助行控制系统、陪护控制系统；传感器系统包括手柄传感器、座椅压力传感器、红外传感器、陀螺仪、超声传感器；电机驱动系统包括输出驱动电路、过流保护电路、差分电流采样电路。
2.根据权利要求1所述的助行器轮椅的随动助行控制系统，其特征在于：差分电流采样电路包括第一差分电流采样电路和第二差分电流采样电路，第一差分电流采样电路和第二差分电流采样电路都包括运算放大器。
3.根据权利要求1所述的助行器轮椅的随动助行控制系统，其特征在于：过流保护电路包括比较器芯片。
4.根据权利要求1所述的助行器轮椅的随动助行控制系统，其特征在于：控制系统通过采样的手柄压力和推力数值，通过算法控制电机驱动系统。
5.根据权利要求1所述的助行器轮椅的随动助行控制系统，其特征在于：控制系统通过采样的座位压力数值，根据算法控制电机驱动系统。
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