基于 PLC 的智能轮椅控制系统设计
摘要:智能轮椅控制系统以 FX3U 型号三菱 PLC 和施耐德 ATV312 变频器作为主要控制器，采用主从控制方
式控制智能轮椅的前后行驶、左右转弯和三段速度的调节等。运用按钮操作，方便使用者控制轮椅的后退、
行进、左右转弯以及智能轮椅多段速度的调节，采用超声波传感器来测量智能轮椅与行驶过程中障碍物之
间的距离，并可以通过蜂鸣器实现自动报警的功能，可以有效提高智能轮椅使用的安全性。使用变频器调
节智能轮椅的速度，实现轮椅多段速度的灵活切换。
关键词：超声波测距，障碍物报警 ；多段速度调节；运动控制
第一章、引言
1.1 智能轮椅的发展史
1
986 年，世界上第一辆智能轮椅出现在英国，它的出现打开了智能轮椅发
展的序幕，自此之后，许多国家开始投入资金和精力在智能轮椅的钻研上。世界
各地各研究以不同的研究目的、用各种方法开始了对智能轮椅功能的研究，目前
也研究出了各种功能不同的智能轮椅。
在智能轮椅开始研究的初期，智能轮椅主要可以实现一些简单的运动，速度
的控制等低级控制，随着目前科技的发展，各研究所开始将机器人技术运用在轮
椅上，他们在智能轮椅上安装 CCD 摄像头、鹰眼系统、语音识别芯片等，甚至
现在科学家已研究出脑控智能轮椅，使智能轮椅更加方便，功能更加全面，更能
给智能轮椅的需求者提供更舒适的体验，但也意味着市场价格比较贵，普通人家
负担不起，最初级的智能轮椅就能满足普通人家对智能轮椅的要求。
随着近 30 年的智能轮椅的研究，智能轮椅的人机交互能力越来越自然、安
全保障的功能越来越齐全、面向所有人出售，使残障人士都用得起智能轮椅是目
前智能轮椅的主要发展方向。
1.2 智能轮椅的出现的意义
随着目前科技的发展、医疗条件的进步，人口老龄化的问题日益严重。直到
2
019 年，日本、意大利、法国、德国等全球许多国家年龄超过 65 岁的老龄人的
比率已占总人口的 20%多，中国老龄人口也已经达到 11%。因为各种疾病、交
通事故、自然灾害等原因造成的残疾人所占的比率也在逐年不断地上升，智能轮
椅的出现可以带给这些残障人士更加便利的生活，因此对智能轮椅的研究就越来
越受到了人们的重视，也有越来也多的研究人员投身在智能轮椅的研究上。
轮椅是老年人和残障人士主要的生活必须的工具，在智能轮椅出现之前，老
年人以及残障人士行动主要使用普通轮椅，普通轮椅主要靠有人推动，或使用者
自己慢慢转动轮椅的轮子，使用起来比较费力也不太方便。智能轮椅与普通轮椅
相比，可以使残障人士和老年人行动更加方便、省力、也不用专门的人照顾，也
减轻了家庭的负担。但目前研究的智能轮椅也存在着一些缺点，例如：人机交互
不够自然；安全保障系统不够完善；实时性差；续航能力差；功耗大等。对于这
些缺点研究人员也在不断努力完善。
目录
第一章、引言........................................................................................................2
.1 智能轮椅的发展史..................................................................................2
.2 智能轮椅的出现的意义..........................................................................2
第二章、智能轮椅的结构和功能实现................................................................3
.1 智能轮椅的系统结构...........................................................................3
.2 智能轮椅的功能分析...........................................................................5
.3
PLC 控制智能轮椅的总体设计方案................................................ 6
第三章、智能轮椅控制系统的硬件设计............................................................9
.1 PLC 的选型及在智能轮椅上的应用.................................................. 9
.2. 传感器的选型及在智能轮椅上的应用..............................................12
.3 继电器的选型及在智能轮椅上的应用.............................................14
.4 变频器的选型及在智能轮椅上的应用.............................................14
.5 PLC 控制智能轮椅的 I/O 分配表.....................................................19
.6 PLC 的硬件接线图............................................................................ 20
第四章 PLC 控制智能轮椅的软件设计......................................................... 22
第五章、智能轮椅控制系统的调试..................................................................25
第六章、总结......................................................................................................28
参考文献..............................................................................................................29
I参考文献
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