附件C：譯文

實(shí)驗(yàn)法測量電動輪椅的轉(zhuǎn)動慣量

摘要——這項(xiàng)研究說明了實(shí)驗(yàn)測量電動輪椅（ EPW ）轉(zhuǎn)動慣量所使用的扭擺法。輪椅的轉(zhuǎn)動慣量是進(jìn)行輪椅控制的一個重要的因素，在輪椅駕駛中這是關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)測試平臺由底部的一個圓形木板，上部的一個金屬板和四根繩索組成。一些已知轉(zhuǎn)動慣量的材料如金屬盤，圓柱體則是用來測試系統(tǒng)的精度。試驗(yàn)中所用的EPW中是Invacare公司的G3 Torque SP風(fēng)暴系列。輪椅轉(zhuǎn)動慣量的測量結(jié)果是5.2280 kg•m², 而且即使被測物體只有25磅，系統(tǒng)的誤差還不到10 ％。與其他的近似測量方法相比，結(jié)果是一致的。此外，該實(shí)驗(yàn)方法可以用來測量手動輪椅和其他不規(guī)則物體的轉(zhuǎn)動慣量。

Ⅰ引言
精確的數(shù)學(xué)模型對于有益的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說是非常必要的。然而，在電動輪椅（ EPW ）的建模中，這些模型參數(shù)很少受到重視。大量的研究被用于對輪椅的動態(tài)特性，包括動態(tài)穩(wěn)定性[ 1，2，3 ]，速度和牽引力控制 [ 4，5 ]，運(yùn)輸，以及振動[ 6 ]。要建立輪椅的數(shù)學(xué)模型和設(shè)計(jì)輪椅的控制系統(tǒng)，關(guān)鍵是要知道輪椅的轉(zhuǎn)動慣量。然而，在上述研究中，要不我們使用假定的輪椅質(zhì)量慣性矩（即轉(zhuǎn)動慣量） [ 1-4，6 ]，要不輪椅被簡化成規(guī)則的長方體。通過旋轉(zhuǎn)輪椅和安用測力板，并記錄轉(zhuǎn)動角速度，Ding et al [ 5 ]估計(jì)出輪椅的轉(zhuǎn)動慣量，然后使用歐拉方程來計(jì)算轉(zhuǎn)動慣量。
電動輪椅包括電機(jī)，車輪，金屬框架，以及其他元件，這些元件具有不同的密度和不規(guī)則的形狀。這些因素使得直接計(jì)算整個輪椅的轉(zhuǎn)動慣量非常困難。采用長方體方法估計(jì)轉(zhuǎn)動慣量，其不包括不規(guī)則形狀和不同的密度，對于控制器設(shè)計(jì)可能不夠準(zhǔn)確。Ding et al所述的方法更準(zhǔn)確；然而，用來收集地面反作用力的力板和記錄角速度動作捕捉設(shè)備來是必要的。這些設(shè)備是昂貴的，并可能引入另外的的測量錯誤。
任何物體的轉(zhuǎn)動慣量可以通過這樣的實(shí)驗(yàn)方法測量測量：用通過被測對象質(zhì)心的一根繩索將其懸掛起來。通過繞繩索的軸線扭轉(zhuǎn)物體和測量振蕩周期[7]來計(jì)算轉(zhuǎn)動慣量。然而，對于沉重的，不規(guī)則的物體來說，如EPWs，通過質(zhì)心懸掛他