CN106909106A - 一种电动轮椅的体感控制方法及装置 - Google Patents

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韩庆邦
张浩宇
林泽宙
姜琳
缪欣怡
单鸣雷
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/04—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G2203/00—General characteristics of devices
    • A61G2203/10—General characteristics of devices characterised by specific control means, e.g. for adjustment or steering

Abstract

本发明公开了一种电动轮椅的体感控制方法，该方法包括：体感控制装置采集姿态信号；所述体感控制装置对所述姿态信号进行姿态融合，得到所述体感控制装置的姿态及运动轨迹数据；所述体感控制装置根据所述姿态及运动轨迹数据判定所述体感控制装置的动作；所述体感控制装置将所述动作与预设动作进行比对得出电动轮椅的控制信号；所述体感控制装置将所述控制信号传输至电动轮椅，完成对电动轮椅的控制。本发明还公开一种电动轮椅的体感控制装置。本发明使无法正常使用机械手柄控制电动轮椅的残疾人和老年人都可以通过此电动轮椅的体感控制方法以安全、准确、便捷地控制电动轮椅。

Description

一种电动轮椅的体感控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种体感轮椅控制方法及装置。
背景技术
现有的电动轮椅主要采用机械手柄控制轮椅的运动，但肢体残疾（特别是手臂残疾、高位截瘫、偏瘫等）或肢体功能丧失的人无法正常操控现有的电动轮椅。本发明公开的一种电动轮椅的体感控制装置内的姿态采集单元使用了惯性测量单元中的陀螺仪和/或加速度器和/或地磁传感器和/或气压高度计以采集装置的姿态及运动轨迹数据，进而控制电动轮椅。上述人群可利用本发明的一种电动轮椅的体感控制方法及装置以更高效、准确、安全地控制电动轮椅。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种体感轮椅控制方法及装置，使用一种体感控制方法实现对电动轮椅的智能控制，不再局限于传统采用机械手柄的电动轮椅控制方法，使无法正常使用机械手柄的人群实现对电动轮椅的便捷控制。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电动轮椅的体感控制方法，其特征是，该方法包括：
体感控制装置采集姿态信号；
所述体感控制装置对所述姿态信号进行姿态融合，得到所述体感控制装置的姿态及运动轨迹数据；
所述体感控制装置根据所述姿态及运动轨迹数据判定所述体感控制装置的动作；
所述体感控制装置将所述动作与预设动作进行比对得出电动轮椅的控制信号；
所述体感控制装置将所述控制信号传输至电动轮椅，完成对电动轮椅的控制。
进一步地，所述姿态信号包括所述体感控制装置的三轴角度、三轴角速度、三轴加速度、三轴地磁数据、气压高度计数据中的一种或多种。
进一步地，所述姿态融合的方法采用四元数法、一阶互补算法和、卡尔曼滤波算法的一种或多种。
进一步地，所述预设动作为代表电动轮椅各项基础操作的预存于所述体感控制装置内的一系列动作。
进一步地，所述控制信号包括电动轮椅的行进方向和/或速度和/或档位的运动控制信息。
本发明还提供了一种电动轮椅的体感控制装置，其特征是，所述体感控制装置包括：
姿态采集单元，用于采集所述体感控制装置的姿态信号；
核心处理器，用于控制姿态采集单元和/或驱动单元；对所述姿态信号进行姿态融合并解算出所述体感控制装置的姿态及运动轨迹数据；根据所述姿态及运动轨迹数据判定所述体感控制装置的动作，并将所述动作与预设动作进行比对，根据所述比对的结果运算得出相应的电动轮椅的控制信号；
驱动单元，用于产生对电动轮椅的各类控制信号，使用驱动单元的信号发生器对轮椅输入信号，实现具体的电动轮椅体感控制进程；
电动轮椅，接收驱动单元产生的各类控制信号，执行动作。
进一步地，所述姿态采集单元还包括陀螺仪和/或加速器和/或地磁传感器和/或气压高度计。
本发明所达到的有益效果：实现对电动轮椅的智能控制，不再局限于传统采用机械手柄的电动轮椅控制方法，使无法正常使用机械手柄的人群实现对电动轮椅的便捷控制。
附图说明
图1是本发明的一种电动轮椅的体感控制装置结构组成示意图；
图2是本发明的一种电动轮椅的体感控制方法原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1是本发明的一种电动轮椅的体感控制装置结构组成示意图。
一种电动轮椅的体感控制装置，包括姿态采集单元1，用于采集所述体感控制装置的姿态信号；所述姿态采集单元还包括陀螺仪和/或加速器和/或地磁传感器和/或气压高度计各用以采集所述体感控制装置的三轴角速度和/或三轴加速度和/或三轴地磁数据和/或气压高度计数据。
核心处理器2，用于控制姿态采集单元1和/或驱动单元3；对所述姿态信号进行姿态融合并解算出所述体感控制装置的姿态及运动轨迹数据；根据所述姿态及运动轨迹数据判定所述体感控制装置的动作，并将所述动作与预设动作进行比对；根据所述比对的结果运算得出相应的电动轮椅的控制信号。具体地，所述核心处理器2可以控制姿态采集单元1和/或驱动单元3的工作状态。进一步地，所述核心处理器接收姿态采集单元1采集得到的姿态数据，并对所述姿态数据进行姿态融合，解算出所述体感控制装置的姿态及运动轨迹数据。进一步地，所述核心处理器2根据所述姿态及运动轨迹数据判定所述体感控制装置的动作。进一步地，所述核心处理器2将所述动作与预设动作进行比对；所述预设动作为代表电动轮椅各项基础操作的预存于所述体感控制装置内的一系列动作。进一步地，所述核心处理器2根据比对结果控制驱动单元3输出电动轮椅控制信号。
驱动单元3，用于产生对电动轮椅的各类控制信号，使用驱动单元的信号发生器对轮椅输入信号，实现具体的电动轮椅体感控制进程。
电动轮椅，接收驱动单元产生的各类控制信号，执行动作。
如图2所示，本发明的一种体感轮椅控制方法如下：
步骤S1,所述体感控制装置将采集其姿态信号；具体地，所述姿态采集单元1中的陀螺仪和/或加速器和/或地磁传感器和/或气压高度计分别采集所述体感控制装置的三轴加速度和/或三轴地磁数据和/或气压高度计信号。
步骤S2，所述体感控制装置将所述姿态信号进行姿态融合，解算出其自身姿态及运动轨迹数据。具体地，所述体感控制装置的核心处理器2进行所述姿态融合进程；进一步，所述姿态融合可以采用四元数法、一阶互补算法、卡尔曼滤波算法的一种或多种。
步骤S3，所述体感控制装置根据所述姿态及运动轨迹数据判定其动作；具体地，核心处理器2基于所述姿态及运动轨迹数据判定所述体感控制装置的各种动作和姿态，例如摆动方向、摆动速度、摆动次数等。
步骤S4，所述体感控制装置将所述动作与预设动作进行比对,根据所述比对的结果得出电动轮椅的控制信号；具体的，核心处理器2将步骤S3得出的判定结果与预设动作进行比对；进一步，所述核心处理器2根据所述比对的结果得出电动轮椅的控制信号；进一步，所述核心处理器2将所述控制信号传送至驱动单元3，并控制驱动单元完成所述控制信号输出至电动轮椅。
进一步，所述预设动作为代表电动轮椅各项基础操作的预存于核心处理器2内的一系列动作。
下面以一具体实施为例，详细说明所述预设动作与电动轮椅的体感控制进程的关联；所述电动轮椅包含两种模式，脱机模式与驾驶模式（以将所述体感控制装置佩戴至头部为例）：
（1）轮椅在静止时处于脱机模式，头部在前、后、左、右30～50°范围内、3秒内连续有效摆动三次，即从脱机模式进入驾驶模式，此时轮椅以默认速度向倾向角度方向低速行驶；
（2）行驶过程中改变行驶方向的步骤：行驶过程中头部向左（或右）一定30～50°范围内、2秒内有效摆动2次执行向左（或右）转向。执行动作后，使用者的头部只需向该方向再次倾斜30～50°即可控制转弯弧度。转弯的弧度大小由该方向的倾斜角度大小调整，当偏转角度小于30°时可停止转向，继续直行；
（3）行驶过程中改变行驶速度的步骤：头部只需向后（或前）仰头（或点头）三次既可自动执行减（或加）速调档操作。当速度达到使用者要求后，只需恢复头部位置轮椅便会继续以当前速度匀速行驶。并且当轮椅减速至零时和/或恢复至静止状态时自动进入脱机模式；
（4）行驶过程中欲执行直接刹车的步骤：任何行驶过程中，头部迅速向后倾斜达-30°/秒，且倾角大于30°，则可以立即刹车并使轮椅进入脱机模式。
步骤S5，所述体感装置输出所述电动轮椅的控制信号至电动轮椅即可实现对电动轮椅的体感控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电动轮椅的体感控制方法，其特征是，该方法包括：
体感控制装置采集姿态信号；
所述体感控制装置对所述姿态信号进行姿态融合，得到所述体感控制装置的姿态及运动轨迹数据；
所述体感控制装置根据所述姿态及运动轨迹数据判定所述体感控制装置的动作；
所述体感控制装置将所述动作与预设动作进行比对得出电动轮椅的控制信号；
所述体感控制装置将所述控制信号传输至电动轮椅，完成对电动轮椅的控制。
2.根据权利要求1所述的一种电动轮椅的体感控制方法，其特征是，所述姿态信号包括所述体感控制装置的三轴角度、三轴角速度、三轴加速度、三轴地磁数据、气压高度计数据中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种电动轮椅的体感控制方法，其特征是，所述姿态融合的方法采用四元数法、一阶互补算法和、卡尔曼滤波算法的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种电动轮椅的体感控制方法，其特征是，所述预设动作为代表电动轮椅各项基础操作的预存于所述体感控制装置内的一系列动作。
5.根据权利要求1所述的一种电动轮椅的体感控制方法，其特征是，所述控制信号包括电动轮椅的行进方向和/或速度和/或档位的运动控制信息。
6.一种电动轮椅的体感控制装置，其特征是，所述体感控制装置包括：
姿态采集单元，用于采集所述体感控制装置的姿态信号；
核心处理器，用于控制姿态采集单元和/或驱动单元；对所述姿态信号进行姿态融合并解算出所述体感控制装置的姿态及运动轨迹数据；根据所述姿态及运动轨迹数据判定所述体感控制装置的动作，并将所述动作与预设动作进行比对，根据所述比对的结果运算得出相应的电动轮椅的控制信号；
驱动单元，用于产生对电动轮椅的各类控制信号，使用驱动单元的信号发生器对轮椅输入信号，实现具体的电动轮椅体感控制进程；
电动轮椅，接收驱动单元产生的各类控制信号，执行动作。
7.根据权利要求6所述的一种电动轮椅的体感控制装置，其特征是，所述姿态采集单元还包括陀螺仪和/或加速器和/或地磁传感器和/或气压高度计。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108524119A (zh) * 2018-03-10 2018-09-14 兰州理工大学 一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅及其使用方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010025632A (ja) * 2008-07-16 2010-02-04 Nippon Soken Inc 路面監視装置，サスペンション制御装置
KR20110092399A (ko) * 2010-02-09 2011-08-18 윤종순 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어
CN102727350A (zh) * 2012-06-29 2012-10-17 中航华东光电有限公司 一种电动轮椅控制装置及其控制方法
CN103076045A (zh) * 2011-10-25 2013-05-01 上海新世纪机器人有限公司 头部姿态感应装置和方法
CN103390168A (zh) * 2013-07-18 2013-11-13 重庆邮电大学 基于Kinect深度信息的智能轮椅动态手势识别方法
CN103705352A (zh) * 2013-12-27 2014-04-09 南京升泰元机器人科技有限公司 基于脑-机接口的智能轮椅及其控制系统和控制方法
CN104898827A (zh) * 2015-04-17 2015-09-09 杭州豚鼠科技有限公司 应用体感交互系统的体感交互方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010025632A (ja) * 2008-07-16 2010-02-04 Nippon Soken Inc 路面監視装置，サスペンション制御装置
KR20110092399A (ko) * 2010-02-09 2011-08-18 윤종순 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어
CN103076045A (zh) * 2011-10-25 2013-05-01 上海新世纪机器人有限公司 头部姿态感应装置和方法
CN102727350A (zh) * 2012-06-29 2012-10-17 中航华东光电有限公司 一种电动轮椅控制装置及其控制方法
CN103390168A (zh) * 2013-07-18 2013-11-13 重庆邮电大学 基于Kinect深度信息的智能轮椅动态手势识别方法
CN103705352A (zh) * 2013-12-27 2014-04-09 南京升泰元机器人科技有限公司 基于脑-机接口的智能轮椅及其控制系统和控制方法
CN104898827A (zh) * 2015-04-17 2015-09-09 杭州豚鼠科技有限公司 应用体感交互系统的体感交互方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108524119A (zh) * 2018-03-10 2018-09-14 兰州理工大学 一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅及其使用方法

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