CN106038098A - 基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统及电动轮椅 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，适用于轮椅技术领域，包括：轮椅控制单元，用于根据传感器感知的开关量输入，经运算处理得到控制指令控制所述电动轮椅的工作；所述轮椅控制单元设有电脑处理器，所述轮椅控制单元电连接运动部件；部件感测单元，用于通过所述传感器检测所述运动部件的状态信号数据并发给所述轮椅控制单元；电机驱动单元，用于输出开关量进行所述运动部件的电机的驱动控制；所述电机驱动单元通过连接IC电路驱动所述运动部件的电机；所述轮椅控制单元通过所述电机驱动单元进行控制所述运动部件的活动。本发明还提供一种电动轮椅。借此，本发明提醒乘坐者轮椅的实现了智能控制、低成本、方便操作。

Description

基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统及电动轮椅

技术领域

本发明涉及轮椅技术领域，尤其涉及一种基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统及电动轮椅。

背景技术

现有电动爬楼轮椅的技术还不太成熟，在这一领域的功能还不健全，轮椅尤其是智能化轮椅的用户群体以老年人、残疾人、行动不方便或肢体不健全人居多，这些人自己很难准确、正确、灵活、自如地控制电动轮椅，往往必须要有他人陪护。在轮椅上采用多种方便使用者的智能应用技术及高可靠长寿命灵活方便的机械和电子电脑控制技术，能让轮椅更加可靠、安全、灵活、方便、智能、简单、人性化，就可以自主或由他人协助控制操作，这是当今乃至未来的发展方向和必然趋势。

当今现在市面上有各种电动轮椅流通，但现存的轮控制均采用机电的控制方式，有的采用PLC做主控制器，也有用小规模的简单处理器控制，但是驱动大功率电机均普遍采用继电器控制方式，这种控制方式有很大的缺点和局限性，如：体积大、重量大、灵活性差，难以扩展，可靠性差，寿命短，电磁干扰严重等缺点

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统及电动轮椅，采用多种方便使用者的智能应用技术及高可靠长寿命灵活方便的机械和电子电脑控制技术，能让轮椅更加可靠、安全、灵活、方便、智能、简单、人性化，就可以自主或由他人协助控制操作。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，包括：

轮椅控制单元，用于根据传感器感知的开关量输入，经运算处理得到控制指令控制所述电动轮椅的工作；所述轮椅控制单元设有电脑处理器，所述轮椅控制单元电连接运动部件；

部件感测单元，用于通过所述传感器检测所述运动部件的状态信号数据并发给所述轮椅控制单元；

电机驱动单元，用于输出开关量进行所述运动部件的电机的驱动控制；所述电机驱动单元通过连接IC电路驱动所述运动部件的电机；所述轮椅控制单元通过所述电机驱动单元进行控制所述运动部件的活动。

根据本发明所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，所述部件感测单元通过接收所述电动轮椅上的各个所述运动部件所配置的对应的所述传感器输入信号，以监控所述电动轮椅的工作状态，所述运动部件包括电机、座椅旋转臂、行走轮和履带，所述IC电路包括大功率IC电路，所述状态信号数据包括所述运动部件的工作状态、工作信号、存储数据；

所述部件感测单元还包括：

第一检测子单元，用于通过开关量输入采集所述传感器对应的所述运动部件的状态信号数据；

第二检测子单元，用于通过开关量输入采集所述传感器的环境感知数据；

所述轮椅控制单元预设有至少一个状态阈值，根据所述状态阈值设置不同的灯工作参数和轮椅工作参数，并且所述轮椅控制单元根据所述状态信号数据分析出所述运动部件的位置和状态参数值，若所述状态参数值达到某个所述状态阈值时，根据对应的所述状态指示灯的灯工作参数控制所述状态指示灯工作。

根据本发明所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，所述轮椅控制单元还包括：

操作杆子单元，用于根据操作杆输入进行计算机模数转换器识别，以控制运动部件的运动；

控制面板子单元，用于轮椅面板上操作控制按钮实现开关量输入，按下相应的所述控制按钮，被计算机识别并进入相应的轮椅功能操作；

所述状态指示灯设置在轮椅面板上，所述轮椅控制单元分别与所述状态指示灯和所述部件感测单元电气连接，所述状态指示灯一一对应所述运动部件显示所述运动部件的状态。

根据本发明所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，所述电机驱动单元还包括：

第一驱动子单元，用于通过输出开关量控制所述行走轮的运动；

第二驱动子单元，用于通过输出开关量控制所述履带的运动；

第三驱动子单元，用于通过输出开关量控制座椅轴旋转臂的运动；

电机速度子单元，用于通过数模转换器控制所述运动部件的电机的运行速度。

根据本发明所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统还包括：

电源监控单元，用于监控整机电源和识别电脑输入的控制指令；

无线通信单元，用于通过通信连接或无线连接与所述监控终端实现通讯；

语音告警单元，用于所述电动轮椅根据所述状态信号数据进行语音告警；语音控制单元，用于接收语音命令转换为控制指令发送给所述轮椅控制单元；

所述语音告警单元电连接扬声器、所述语音控制单元电连接麦克风。

根据本发明所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，所述无线连接包括WiFi连接、蓝牙连接，所述通信连接包括通信网络；

根据本发明所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，在所述电动轮椅外围设置所述状态指示灯，其中每一个所述状态指示灯对应一个所述运动部件。

根据本发明所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，所述状态指示灯是LED灯。

本发明提供一种电动轮椅，包括上述任一项所述的基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，所述电动轮椅包括至少一个所述状态指示灯和轮椅本体。

根据本发明所述电动轮椅，还包括：

在座椅上设置有显示终端，在所述座椅上还设置有操作杆；所述座椅下设置有所述履带、所述行走轮、所述座椅旋转臂；

所述状态指示灯设置在所述显示终端一旁，所述状态指示灯一一对应所述运动部件显示所述运动部件的状态。

本发明通过基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统实现了智能控制，提供了设计控制的便利，降低成本、提高整体性能，让使用者更加方便、更简单、更可靠地使用轮椅的各种功能。

附图说明

图1是本发明基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统的结构示意图；

图2是本发明基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统的优选实施例的结构示意图；

图3是本发明基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统的具体实施例的整体电脑控制示意图；

图4是本发明电动轮椅的外观示意图。

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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了解决上述问题，本发明提供一种基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统100，结合图示说明，如图1～4所示，包括：

轮椅控制单元10，用于根据传感器感知的开关量输入，经运算处理得到控制指令控制电动轮椅200的工作；轮椅控制单10元设有电脑处理器，轮椅控制单元10电连接运动部件；

部件感测单元20，用于通过所述传感器检测所述运动部件的状态信号数据并发给轮椅控制单元10；

电机驱动单元30，用于输出开关量进行所述运动部件的电机的驱动控制；所述电机驱动单元30通过连接IC电路(Integrated Circuit，集成电路)驱动所述运动部件的电机；

所述电动轮椅200包括至少一个状态指示灯7和轮椅本体，状态指示灯7电连接至少一个所述运动部件，状态指示灯7在轮椅控制单元10的控制下指示所述运动部件的状态。

在本发明所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统的一个优选实施例中，部件感测单元20通过接收所述电动轮椅上的各个所述运动部件所配置的对应的所述传感器输入信号，以监控电动轮椅200的工作状态；所述运动部件包括电机、座椅旋转臂6、行走轮5和履带4，所述IC电路包括大功率IC电路，如高达600W的输出功率，所述状态信号数据包括所述运动部件的工作状态、工作信号、存储数据；

所述部件感测单元20还包括：

第一检测子单元21，用于通过开关量输入采集所述传感器对应的所述运动部件的状态信号数据；

第二检测子单元22，用于通过开关量输入采集所述传感器的环境感知数据；

轮椅控制单元20预设有至少一个状态阈值，根据所述状态阈值设置不同的灯工作参数和轮椅工作参数，并且轮椅控制单元20根据所述状态信号数据分析出所述运动部件的位置和状态参数值，若所述状态参数值达到某个所述状态阈值时，根据对应的状态指示灯7的灯工作参数控制所述状态指示灯7工作。

进一步地，所述轮椅控制单元10还包括：

操作杆子单元11，用于根据操作杆输入进行计算机模数转换器识别，以控制运动部件的运动；

控制面板子单元12，用于轮椅面板2上操作控制按钮实现开关量输入，按下相应的所述控制按钮，被计算机识别并进入相应的轮椅功能操作；

所述状态指示灯7设置在轮椅面板2上，所述轮椅控制单元分别与所述状态指示灯7和所述部件感测单元20电气连接，状态指示灯7一一对应所述运动部件显示所述运动部件的状态。

更好的是，所述电机驱动单元30还包括：

第一驱动子单元31，用于通过输出开关量控制所述行走轮的运动；

第二驱动子单元32，用于通过输出开关量控制所述履带的运动；

第三驱动子单元33，用于通过输出开关量控制座椅轴旋转臂的运动；

电机速度子单元34，用于通过数模转换器控制所述运动部件的电机的运行速度。

更好的是，所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统100还包括：

电源监控单元40，用于监控整机电源和识别电脑输入的控制指令；

无线通信单元50，用于通过通信连接或无线连接与所述监控终端实现通讯。

语音告警单元60，用于电动轮椅200根据所述状态信号数据进行语音告警；语音控制单元70，用于接收语音命令转换为控制指令发送给所述轮椅控制单元10；

所述语音告警单元60电连接扬声器、所述语音控制单元70电连接麦克风。

所述无线连接包括WiFi连接、蓝牙连接，所述通信连接包括通信网络；

更好的是，在所述电动轮椅外围设置所述状态指示灯，其中每一个所述状态指示灯对应一个所述运动部件。优选的是所述状态指示灯是LED灯。

如附图3所示，一个具体实施例中，在整体电脑控制框图，图1中，以电脑处理器为核心智能控制器件为中心。1)图中左上角显示开关量输入为轮椅面板上的实现功能操作的控制按钮，按下相应的功能按钮，控制面板子模块12实现开关量被计算机识别并进入相应的轮椅功能操作；2)旁边的操作杆3在摇动时的电信号通过计算机ADC(Analog-to-DigitalConverter模数转换器)识别为各种运动部件的方向的操作，使得相应的运动部件做前、后、左、右等运动，通过操作杆子模块实现；3)再右边是监控整机电源识别电脑输入的控制指令，由电源监控单元40实现；4)再右边是右上角，轮椅上的各个运动部件所配置的所有传感器输入信号，用以监控整个电动轮椅的工作状态；5)右下角是轮椅的各种指示、警示、表示等显示状态指示灯，例如，所述状态指示灯所对应的行走轮5状态包括前进、左转、右转以及告警；6)电机驱动单元30对应左下角稍中间的部分，是一系列电机驱动控制的输出，它完成电动轮椅200上所有运动部件的电机的驱动控制，摈弃了流行轮椅中的所有继电器，用IC电路驱动控制，具有显示无限的优点；7)最左下角DAC(digital-to-analog converter数转模转换器)控制所述运动部件的电机的运行速度。

本实施例中优选的是，所述电动轮椅200设置的所述运动部件如后轮的所述电机，实现行走轮的运动，设置在履带的所述驱动电机，实现履带轮的运动，在所述电动轮椅200设置的传感器一部分与运动部件一一对应，实现运动部件的监控，如图所示，开关量输入对应的采集输入开关量，对应的运动部件有前轮、后轮、底座旋转，以及座椅上的支撑轴、靠背、踏板、座椅80等，以及底盘下所述座椅平衡传感器感知座椅本身到地面的高度，另一部分是对电动轮椅200的功能补充，第二检测子单元22，用于通过开关量输入采集所述传感器的环境感知数据，可以是超声波传感器为了获取与障碍物的距离，检测到楼梯、检测到平地。电脑智能控制、电脑智能输入识别、电脑智能输出驱动、电脑智能状态显示指示等等计算机技术的软硬件智能控制，采用智能化的电脑控制再添加以上功能可以做到应有尽有的随意应用配备好硬件设备之后，结合方便的灵活的软件编程技术，是轮椅的操控更具有扩展性。例如输出开关量控制运动部件的电机驱动，实现行走轮5、履带轮带动履带4、座椅轴旋转臂6的运动，调节其升降、俯仰还有履带的收胀，采用计算机综合软硬件技术及大地减小体积、重量、提高抗干扰性及减少干扰周围，摈弃现行的低级落后的轮椅控制方式，而采用电脑智能控制方式，同时大功率电机的驱动一改过去体积大、重量大、寿命短、可靠性能差的继电器控制方式，以实现电脑的灵活可扩充的一体化智能控制方式。

本实施例中优选的是，所述状态指示灯30是LED灯，可以是红绿双色LED灯，也可以替换为多色灯，只有两种颜色应用在指示状况上。本发明提供一种电动轮椅200，包括至少一个状态指示灯30和轮椅本体80，所述状态指示灯30电连接至少一个所述运动部件，所述状态指示灯30指示所述运动部件的状态信号；

相应地本发明还提供一种电动轮椅200，包括上述的基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统100，所述电动轮椅200包括至少一个状态指示灯7和轮椅本体，状态指示灯7电连接至少一个所述运动部件，状态指示灯7在所述轮椅控制单元10的控制下指示所述运动部件的状态。

进一步地，本发明所述电动轮椅，还包括：

在座椅80上设置有显示终端1和轮椅面板2，在所述座椅80上还设置有操作杆3；所述座椅80下设置有履带4、行走轮5、座椅旋转臂6；

所述状态指示灯7设置在所述显示终端1一旁，所述状态指示灯一一对应所述运动部件显示所述运动部件的状态。

综上所述，本发明通过基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统实现了智能控制，提供设计控制上的便利，借此，降低成本、提高整体性能，让使用者更加方便、更简单、更可靠地使用轮椅的各种功能，甚至做到自主无人陪护。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，其特征在于，包括：

轮椅控制单元，用于根据传感器感知的开关量输入，经运算处理得到控制指令控制所述电动轮椅的工作；所述轮椅控制单元设有电脑处理器，所述轮椅控制单元电连接运动部件；

部件感测单元，用于通过所述传感器检测所述运动部件的状态信号数据并发给所述轮椅控制单元；

电机驱动单元，用于输出开关量进行所述运动部件的电机的驱动控制；所述电机驱动单元通过连接IC电路驱动所述运动部件的电机；

所述轮椅控制单元通过所述电机驱动单元进行控制所述运动部件的活动。

2.根据权利要求1所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，其特征在于，

所述电动轮椅包括至少一个所述状态指示灯，所述状态指示灯电连接至少一个所述运动部件，所述状态指示灯在所述轮椅控制单元的控制下指示所述运动部件的状态，所述运动部件包括电机、座椅旋转臂、行走轮和履带，所述IC电路包括大功率IC电路，所述状态信号数据包括所述运动部件的工作状态、工作信号、存储数据；

所述部件感测单元通过接收所述电动轮椅上的各个所述运动部件所配置的对应的所述传感器输入信号，以监控所述电动轮椅的工作状态；

所述部件感测单元还包括：

第一检测子单元，用于通过开关量输入采集所述传感器对应的所述运动部件的状态信号数据；

第二检测子单元，用于通过开关量输入采集所述传感器的环境感知数据；

所述轮椅控制单元预设有至少一个状态阈值，根据所述状态阈值设置不同的灯工作参数和轮椅工作参数，并且所述轮椅控制单元根据所述状态信号数据分析出所述运动部件的位置和状态参数值，若所述状态参数值达到某个所述状态阈值时，根据对应的所述状态指示灯的灯工作参数控制所述状态指示灯工作。

3.根据权利要求2所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，其特征在于，所述轮椅控制单元还包括：

操作杆子单元，用于根据操作杆输入进行计算机模数转换器识别，以控制 运动部件的运动；

控制面板子单元，用于轮椅面板上操作控制按钮实现开关量输入，按下相应的所述控制按钮，被计算机识别并进入相应的轮椅功能操作；

所述状态指示灯设置在轮椅面板上，所述轮椅控制单元分别与所述状态指示灯和所述部件感测单元电气连接，所述状态指示灯一一对应所述运动部件显示所述运动部件的状态。

4.根据权利要求3所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，其特征在于，所述电机驱动单元还包括：

第一驱动子单元，用于通过输出开关量控制所述行走轮的运动；

第二驱动子单元，用于通过输出开关量控制所述履带的运动；

第三驱动子单元，用于通过输出开关量控制座椅轴旋转臂的运动；

电机速度子单元，用于通过数模转换器控制所述运动部件的电机的运行速度。

5.根据权利要求1所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，其特征在于，所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统还包括：

电源监控单元，用于监控整机电源和识别电脑输入的控制指令；

无线通信单元，用于通过通信连接或无线连接与所述监控终端实现通讯；

语音告警单元，用于所述电动轮椅根据所述状态信号数据进行语音告警；语音控制单元，用于接收语音命令转换为控制指令发送给所述轮椅控制单元；

所述语音告警单元电连接扬声器、所述语音控制单元电连接麦克风。

6.根据权利要求2所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，其特征在于，所述无线连接包括WiFi连接、蓝牙连接，所述通信连接包括通信网络。

7.根据权利要求2所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，其特征在于，在所述电动轮椅外围设置所述状态指示灯，其中每一个所述状态指示灯对应一个所述运动部件。

8.根据权利要求2所述基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，其特征在于，所述状态指示灯是LED灯。

9.一种电动轮椅，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的基于电脑处理器的电动轮椅的控制系统，所述电动轮椅包括至少一个所述状态指示灯和轮椅本体。

10.根据权利要求9所述电动轮椅，其特征在于，还包括：

在座椅上设置有显示终端，在所述座椅上还设置有操作杆；所述座椅下设置有所述履带、所述行走轮、所述座椅旋转臂；

所述状态指示灯设置在所述显示终端一旁，所述状态指示灯一一对应所述运动部件显示所述运动部件的状态。