CN105596157A - 一种多功能轮椅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能轮椅，具有车架、两个大车轮、两个扶手支架、脚踏板和两个小车轮，还包括电机驱动器、驱动电机、特定人语音识别模块、主控装置、可充电电池、警示灯、扬声器、激光测距仪、超声波测距仪、速度传感器、加速度传感器、陀螺仪。本发明设置有多种传感器，可以对轮椅行进时周围的环境信息进行检测，并能够进行预警，保证轮椅的行进安全，使用者可以通过手动控制或语音控制的方式来控制轮椅运动，方便灵活，可以很好地满足实际应用的需要。

Description

一种多功能轮椅

技术领域

本发明属于轮椅技术领域，具体涉及一种多功能轮椅。

背景技术

轮椅是辅助病人康复的重要工具，它不仅是肢体伤残者和行动不便人士的代步工具，更重要的是使他们借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动。市面上常见的手动轮椅需要靠人来推动才能前进，不够方便；市面上常见的电动轮椅缺少对周围环境的检测装置，不能对电动轮椅在行进过程中容易遇到的各种危险状况进行预警。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可避免出现上述技术缺陷的多功能轮椅。

为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

一种多功能轮椅，具有车架1、设置在车架1上的两个大车轮2、两个扶手支架5、脚踏板3和两个小车轮4，两个大车轮2通过一根主轴相连接，还包括电机驱动器7、驱动电机、特定人语音识别模块8、主控装置6、可充电电池、警示灯9、扬声器10、激光测距仪11、超声波测距仪12、速度传感器13、加速度传感器14、陀螺仪15，其中，主控装置6包括互相连接的微处理器与控制面板，电机驱动器7、特定人语音识别模块8、警示灯9、扬声器10、激光测距仪11、超声波测距仪12、速度传感器13、加速度传感器14、陀螺仪15均分别与所述微处理器及所述可充电电池相连接，所述微处理器与所述可充电电池相连接，所述驱动电机设置在所述主轴上且与所述电机驱动器7相连接。

进一步地，所述微处理器为ARM7或ARM9或CC2530或CC2540。

进一步地，所述特定人语音识别模块8为HBR110特定人语音识别处理器。

进一步地，所述陀螺仪15的型号为ENC-03MA，所述加速度传感器14的型号为KXCJK-1013，所述激光测距仪11为LMS200激光测距仪。

一种进行轮椅可行方向搜索的方法，包括以下步骤：

Step1)：将所述激光测距仪11的180°激光扫描区域按每6°一个区间分成30个区间，并沿着逆时针方向由小到大对它们进行编号，第i个区间用Z_i表示，i＝1,2…，30，并将各个区间显示在所述控制面板的显示屏上；

Step2)：所述微处理器根据所述激光测距仪11传送的数据记录每个区间Zi内的最小扫描距离值dⁱ _min；

Step3)：所述微处理器将dⁱ _min>R的区间Z_i作为候选区间，其中R为给定阈值，R的计算公式为其中a为轮椅的长度，b为轮椅的宽度；

Step4)：所述微处理器合并相邻的候选区间构成多个准可行扇区，并将准可行扇区在所述控制面板的显示屏上显示出来，并显示每个准可行扇区的角平分线，所述角平分线即为轮椅的可行方向。

进一步地，所述给定阈值R的值为2m。

本发明提供的多功能轮椅，设置有多种传感器，可以对轮椅行进时周围的环境信息进行检测，并能够进行预警，保证轮椅的行进安全，使用者可以通过手动控制或语音控制的方式来控制轮椅运动，方便灵活，可以很好地满足实际应用的需要。视力不佳的轮椅使用者可以根据显示屏上显示的轮椅的可行方向选择轮椅行进方向，这对于那些视力不佳的使用者来说极为方便，并降低了轮椅行进过程中发生碰撞事故的几率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为电机驱动器、特定人语音识别模块、警示灯、扬声器、激光测距仪、超声波测距仪、速度传感器、加速度传感器、陀螺仪与微处理器及可充电电池相连接的电路结构框图；

图中，1-车架，2-大车轮，3-脚踏板，4-小车轮，5-扶手支架，6-主控装置，7-电机驱动器，8-特定人语音识别模块，9-警示灯，10-扬声器，11-激光测距仪，12-超声波测距仪，13-速度传感器，14-加速度传感器，15-陀螺仪，16-挡板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种多功能轮椅，具有车架1、设置在车架1上的两个大车轮2、设置在车架1上的两个扶手支架5、设置在车架1上的脚踏板3和设置在车架1上的两个小车轮4，两个大车轮2通过一根主轴相连接，还包括设置在车架1两侧的两块挡板16，每块挡板16的一端固定在其中一块扶手支架5上，另一端固定在车架1上，还包括电机驱动器7、驱动电机(图中未示出)、特定人语音识别模块8、主控装置6、可充电电池(图中未示出)、警示灯9、扬声器10、激光测距仪11、超声波测距仪12、速度传感器13、加速度传感器14、陀螺仪15，其中，主控装置6包括互相连接的微处理器与控制面板，控制面板上设置有显示屏。电机驱动器7、特定人语音识别模块8、警示灯9、扬声器10、激光测距仪11、超声波测距仪12、速度传感器13、加速度传感器14、陀螺仪15均设置在车架1上(如图1所示)且均分别与所述微处理器及所述可充电电池相连接(如图2所示)，所述微处理器与所述可充电电池相连接，可充电电池为电机驱动器7、驱动电机、特定人语音识别模块8、警示灯9、扬声器10、激光测距仪11、超声波测距仪12、速度传感器13、加速度传感器14、陀螺仪15、微处理器等提供电能，所述驱动电机设置在所述主轴上且与所述电机驱动器7相连接。主控装置6设置在其中一个扶手支架5上，使用者可以用手指在控制面板上进行操作来控制轮椅，实现轮椅的前进、后退以及刹车等。可充电电池为轮椅的运动提供电能，为轮椅上的多个电子装置提供电能。

所述微处理器为ARM7或ARM9或CC2530或CC2540。

所述特定人语音识别模块8为HBR110特定人语音识别处理器。

所述陀螺仪15的型号为ENC-03MA，所述加速度传感器14的型号为KXCJK-1013，所述激光测距仪11为LMS200激光测距仪。

在使用时，使用者可以用手指在控制面板上进行操作，控制面板将操作信号发送给与之相连接的微处理器，微处理器控制电机驱动器7操控驱动电机，驱动电机带动主轴转动，主轴转动带动两个大车轮2转动，从而实现轮椅的前进和后退；使用者也可以通过控制面板切换到特定人语音控制模式，开启特定人语音识别模块8，然后通过语音来发出命令，特定人语音识别模块8接收到语音命令后将其转换成电信号发送到微处理器，再通过微处理器来控制轮椅。

激光测距仪11和超声波测距仪12用于在轮椅运动时检测周围障碍物与轮椅的距离；速度传感器13用于检测轮椅运动的速度；加速度传感器14用于检测轮椅运动的加速度；陀螺仪15用于检测轮椅运动时的转动角速度。当激光测距仪11、超声波测距仪12、速度传感器13、加速度传感器14、陀螺仪15实时将检测到的信息发送到微处理器，当检测到轮椅周围的环境信息或轮椅自身运动状态信息处于一个危险状态时，微处理器会驱动警示灯9亮起来、驱动扬声器10鸣响，并同时对电机驱动器7发出指令，通过电机驱动器7控制驱动电机降低转速，从而使轮椅运动减慢或停止，防止发生碰撞等危险事故。

一种进行轮椅可行方向搜索的方法，包括以下步骤：

Step1)：将所述激光测距仪11的180°激光扫描区域按每6°一个区间分成30个区间，并沿着逆时针方向由小到大对它们进行编号，第i个区间用Z_i表示，i＝1,2…，30，并将各个区间显示在所述控制面板的显示屏上；

Step2)：所述微处理器根据所述激光测距仪11传送的数据记录每个区间Zi内的最小扫描距离值dⁱ _min；

Step3)：所述微处理器将dⁱ _min>R的区间Z_i作为候选区间，其中R为给定阈值，R的计算公式为其中a为轮椅的长度，b为轮椅的宽度，本实施例中R＝2m；给定阈值R的值实际上为轮椅的外接圆的半径，将dⁱ _min>R的区间Z_i作为候选区间可以确保轮椅在可行区域范围内不碰撞到障碍物；

Step4)：所述微处理器合并相邻的候选区间构成多个准可行扇区，并将准可行扇区在所述控制面板的显示屏上显示出来，并显示每个准可行扇区的角平分线，所述角平分线即为轮椅的可行方向；这样轮椅就可以获得准确的可行方向，同时获得尽可能大的可行区域，且在可行区域范围内不会碰撞到障碍物。

视力不佳的轮椅使用者由于看不清远方，因此在不太熟悉的环境中时会不知道该往哪个方向行驶轮椅，且容易发生碰撞事故，他们可以根据显示屏上显示的轮椅的可行方向选择轮椅行进方向，这对于那些视力不佳的使用者来说极为方便，并降低了轮椅行进过程中发生碰撞事故的几率。

本发明提供的多功能轮椅，设置有多种传感器，可以对轮椅行进时周围的环境信息进行检测，并能够进行预警，保证轮椅的行进安全，使用者可以通过手动控制或语音控制的方式来控制轮椅运动，方便灵活，可以很好地满足实际应用的需要。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种多功能轮椅，具有车架(1)、设置在车架(1)上的两个大车轮(2)、两个扶手支架(5)、脚踏板(3)和两个小车轮(4)，两个大车轮(2)通过一根主轴相连接，其特征在于，还包括电机驱动器(7)、驱动电机、特定人语音识别模块(8)、主控装置(6)、可充电电池、警示灯(9)、扬声器(10)、激光测距仪(11)、超声波测距仪(12)、速度传感器(13)、加速度传感器(14)、陀螺仪(15)，其中，主控装置(6)包括互相连接的微处理器与控制面板，电机驱动器(7)、特定人语音识别模块(8)、警示灯(9)、扬声器(10)、激光测距仪(11)、超声波测距仪(12)、速度传感器(13)、加速度传感器(14)、陀螺仪(15)均分别与所述微处理器及所述可充电电池相连接，所述微处理器与所述可充电电池相连接，所述驱动电机设置在所述主轴上且与所述电机驱动器(7)相连接。

2.根据权利要求1所述的微处理器，其特征在于，所述微处理器为ARM7或ARM9或CC2530或CC2540。

3.根据权利要求1所述的特定人语音识别模块，其特征在于，所述特定人语音识别模块(81)为HBR110特定人语音识别处理器。

4.根据权利要求1所述的陀螺仪和加速度传感器以及激光测距仪，其特征在于，所述陀螺仪(15)的型号为ENC-03MA，所述加速度传感器(13)的型号为KXCJK-1013，所述激光测距仪(14)为LMS200激光测距仪。

5.一种使用权利要求1所述的多功能轮椅进行轮椅可行方向搜索的方法，其特征在于，包括以下步骤：

Step1)：将所述激光测距仪(10)的180°激光扫描区域按每6°一个区间分成30个区间，并沿着逆时针方向由小到大对它们进行编号，第i个区间用Z_i表示，i＝1,2…，30，并将各个区间显示在所述控制面板的显示屏上。

Step2)：所述微处理器根据所述激光测距仪(11)传送的数据记录每个区间Zi内的最小扫描距离值dⁱ _min。

Step3)：所述微处理器将dⁱ _min>R的区间Z_i作为候选区间，其中R为给定阈值，R的计算公式为其中a为轮椅的长度，b为轮椅的宽度。

Step4)：所述微处理器合并相邻的候选区间构成多个准可行扇区，并将准可行扇区在所述控制面板的显示屏上显示出来，并显示每个准可行扇区的角平分线，所述角平分线即为轮椅的可行方向。

6.根据权利要求1所述进行轮椅可行方向搜索的方法，其特征在于，所述给定阈值R的值为2m。