基于CAN总线的智能康复轮椅数据采集系统设计钱惠祥钱金法朱长卿吴超摘要：本系统以STM32F407ZGT6微控制器为核心，采用可靠性高、实时性强和灵活性高的CAN总线数据采集方案。主要采集智能康复轮椅上超声波传感器、激光传感器、MPU6050六轴传感器、压力传感器及电池电压的实时数据。并对采集到的实时数据进行算法优化处理，由串口转CAN通信模块上传至CAN总线。上位机可根据CAN总线上实时环境数据对康复轮椅进行智能控制。与目前智能轮椅相比，主要特点是增加了颈椎智能牵引技术，多传感器、多CAN节点的数据采集功能。每个传感器模块单独采用一个CAN节点进行数据采集，提高了数据传输实时性、可靠性、安全性。并采用串口转CAN模块方便了系统的优化、维护和轮椅功能的升级。关键词：CAN总线智能轮椅STM32F407ZGT6中圖分类号：TP274.2：A：1674-098X（2021）01（b）-0072-05DesignofIntelligentRehabilitationWheelchairDataAcquisitionSystemBasedonCANBusQIANHuixiangQIANJinfaZHUChangqingWUChao（ChangzhouVocationalInstituteofMechatronicTechnology，Changzhou，JiangsuProvince，213164China）Abstract：ThissystemtakesSTM32F407ZGT6microcontrollerasthecore，mainlycollectsthereal-timedataofultrasonicsensor，lasersensor，MPU6050six-axissensor，pressuresensorandbatteryvoltageontheintelligentwheelchair，andcarriesontheoptimizedprocessingtothecollecteddata，andthenuploadsittoCANbusfromserialporttoCANcommunicationmodule.Theuppercomputercancontrolthewheelchairintelligentlyaccordingtothereal-timeenvironmentdata.Thisdesignmainlyfocusesonthemodulardesigntechnologyofintelligentrehabilitationwheelchaircomponents，intelligentobstacleavoidanceandovercomingtechnology，integratedintelligentcervicaltractiontechnology，remotemonitoringandpositioningtechnologyandotherkeytechnologies，soastodevelopmodular，multi-functional，personalized，low-costintelligentrehabilitationwheelchairproducts.KeyWords：CANbus;Intelligentwheelchair;STM32F407ZGT6随着现代智能控制技术的发展和应用研究，现代智能康复轮椅已经具备监测、辅助治疗、远程监控、导航、避障等多种功能。如通过对声音、图像、动作、环境参数等要素进行信息的提取和数据处理，实现远程网络监控;应用智能算法控制轮椅运动实现避障;利用传感技术及智能控制技术实现康复辅助治疗等。同时，轮椅产品功能多样化，也大幅降低了介护人员的工作量。目前的智能轮椅主要采用ARM核心，通过USART串口或485通信方式，对多种传感器进行数据采集。虽然也可以完成智能轮椅数据系统的采集，但是随着智能轮椅的功能不断提升，传感器的数量增加，实时性、可靠性不足的问题会越来越明显。针对上述问题，我们采用了CAN总线技术，多CAN节点的数据采集功能。CAN总线实时性高，非破坏总线仲裁技术，优先级高的节点无延时。出错的CAN节点会自动关闭并切断和总线的联系，不影响总线的通讯。报文为短帧结构并有硬件CRC校验，受干扰概率小，数据出错率极低。每个传感器模块单独采用一个CAN节点进行数据采集，提高了数据传输实时性、可靠性、安全性。与现有的智能轮椅相比，我们还增加了颈椎智能牵引技术的数据采集方案，并采用串口转CAN模块方便了智能轮椅维护和功能扩展、升级。1系统整体设计本系统如图1所示，由STM32F407核心控制器和超声波避障[1]、颈椎牵引、姿态平衡、激光越障、电池电量检测等几个模块组成。各个功能的传感器数据采集在物理上独立，采用单独的串口传输通道，极大地提高了数据传输的实时性、可靠性，避免了信号的相互干扰[2]。2系统硬件设计2.1超声波避障模块为了提升环境数据采用的可靠性，配置了2个前置超声波传感器，2个左侧超声波传感器，2个右侧超声波传感器采集轮椅周围障碍物信息[3]。利用STM32F407内部自带定时器功能，TIM5和TIM3多通道捕获功能捕获时间转换成轮椅与障碍物的距离数据[4]，并通过USART1串口转CAN透传模块上传至CAN总线。各个传感器协同工作，配合上...