CN107432793A - 安全型双轮驱动轮椅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安全型双轮驱动轮椅，包括：蓝牙接口，用于与轮椅用户手持的智能终端的蓝牙通信设备进行双向通信，接收轮椅用户通过智能终端输入的控制信息，将轮椅状态信息发送给智能终端进行显示；左轮电机，采用两相步进电机对轮椅左后轮进行电力驱动；右轮电机，采用两相步进电机对轮椅右后轮进行电力驱动；电机驱动设备，分别与所述左轮电机和所述右轮电机连接，用于分别向所述左轮电机和所述右轮电机发送控制指令以确定所述左轮电机的工作模式和所述右轮电机的工作模式；TFT显示设备，设置在轮椅的前端，用于向轮椅用户实时显示轮椅状态信息。通过本发明，能够提高轮椅的跨沟能力。

Description

安全型双轮驱动轮椅

技术领域

本发明涉及医用轮椅领域，尤其涉及一种安全型双轮驱动轮椅。

背景技术

轮椅是康复的重要工具，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。普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置及座靠四部分组成。手摇轮椅在普通轮椅基础上，增加手摇装置。电动轮椅在普通轮椅基础上，增加电子助力系统，减轻了使用者的体力消耗。智能轮椅在电动轮椅的基础上，增加了定位移动、站立移动、遥控移动以及相关互联网+辅助生活。

发明内容

现有技术中的轮椅，在遇到超过其跨越能力的水沟时往往容易导致翻车的情况发生。为了解决上述问题，本发明提供了一种安全型双轮驱动轮椅，采用沟宽检测设备，用于确定并输出水沟最大宽度；横板释放设备，与沟宽检测设备连接，用于在水沟最大宽度大于等于最大越沟宽度时，将横板自动释放到轮椅下方以便于轮椅跨越下方的水沟。

根据本发明的一方面，提供了一种安全型双轮驱动轮椅，所述轮椅包括：

蓝牙接口，用于与轮椅用户手持的智能终端的蓝牙通信设备进行双向通信，接收轮椅用户通过智能终端输入的控制信息，将轮椅状态信息发送给智能终端进行显示；

左轮电机，采用两相步进电机对轮椅左后轮进行电力驱动；

右轮电机，采用两相步进电机对轮椅右后轮进行电力驱动；

电机驱动设备，分别与所述左轮电机和所述右轮电机连接，用于分别向所述左轮电机和所述右轮电机发送控制指令以确定所述左轮电机的工作模式和所述右轮电机的工作模式；

TFT显示设备，设置在轮椅的前端，用于向轮椅用户实时显示轮椅状态信息。

更具体地，在所述安全型双轮驱动轮椅中，还包括：

靠背，设置在轮椅的后端，包括铝合金支撑架和靠垫，靠垫位于铝合金支撑架前方，铝合金支撑架用于为轮椅的用户提供后背支撑力；

靠脚，设置在轮椅的前端，由两个塑料支撑架组成，所述两个塑料支撑架用于分别为轮椅的用户的左右脚提供放置位置。

更具体地，在所述安全型双轮驱动轮椅中，还包括：

连杆，设置在包括轮椅左后轮和轮椅右后轮的轮椅基座与轮椅座椅之间；

活动关节，设置在轮椅座椅与靠脚之间，用于改变靠脚对于轮椅座椅的相对位置。

更具体地，在所述安全型双轮驱动轮椅中，还包括：

SDRAM芯片，用于预先存储了轮椅的最大越沟宽度、最高越障高度、最大爬坡角度、最大制动距离以及最快行走速度；

其中，所述最大越沟宽度为80毫米；所述最高越障高度为200毫米，所述最大爬坡角度为35度，所述最大制动距离为3米，所述最快行走速度为25公里每小时。

更具体地，在所述安全型双轮驱动轮椅中，还包括：

横板释放设备，与沟宽检测设备连接，用于在水沟最大宽度大于等于最大越沟宽度时，将横板自动释放到轮椅下方以便于轮椅跨越下方的水沟；

沟宽检测设备，与水沟识别设备连接，用于接收水沟子图像和组合滤波图像，并基于所述水沟子图像在所述组合滤波图像中的相对位置以及所述水沟子图像的最大宽度确定并输出水沟最大宽度；

点阵摄像机，包括摄像支架、滤光片、高清图像传感器、镜头、闪光灯和亮度传感器，所述亮度传感器用于检测周围环境亮度，所述闪光灯与所述亮度传感器连接，用于基于所述亮度传感器的输出确定具体的闪光动作，所述镜头在所述滤光片和所述高清图像传感器之间，所述摄像支架用于固定所述滤光片、所述高清图像传感器、所述镜头、所述闪光灯和所述亮度传感器，所述点阵摄像机用于对前方场景进行高清图像数据采集，以获取前方场景图像；

噪声复杂度检测设备，与所述点阵摄像机连接，用于接收所述前方场景图像，对所述前方场景图像进行噪声复杂度检测以确定并输出图像噪声复杂度；

图像分块设备，与所述噪声复杂度检测设备连接，用于接收所述图像噪声复杂度和所述前方场景图像，并基于所述图像噪声复杂度对所述前方场景图像进行分块处理以获得多个图像块；

分块滤波设备，与所述图像分块设备连接，用于接收所述多个图像块，对每一个图像块执行以下处理：对每一个图像块进行噪声类型分析以获得主要噪声类型，基于主要噪声类型确定对应类型滤波器对图像块进行滤波处理以获得滤波块；所述分块滤波设备还将所有滤波块进行组合以获得并输出组合滤波图像；

水沟识别设备，与所述分块滤波设备连接，用于接收所述组合滤波图像，基于预设水沟灰度上限阈值和预设水沟灰度下限阈值确定所述组合滤波图像中的水沟组成像素，将所述组合滤波图像中的所有水沟组成像素形成的水沟子图像从所述组合滤波图像中分割并输出；

其中，所述图像噪声复杂度越高，对所述前方场景图像进行分块处理所获得的图像块的数量越多。

更具体地，在所述安全型双轮驱动轮椅中：所述电机驱动设备包括双桥门驱动器和全桥电路；其中，全桥电路由8个MOS管组成，双桥门驱动器与全桥电路连接。

更具体地，在所述安全型双轮驱动轮椅中，还包括：

太阳能供电设备，包括光伏板、电压转换设备和太阳能蓄电池，用于为所述轮椅的各个用电设备提供电力供应。

更具体地，在所述安全型双轮驱动轮椅中，还包括：

无线充电设备，与所述太阳能供电设备连接，用于在所述太阳能供电设备的电力不足时，识别附近最近的无线充电桩并自动前往该最近的无线充电桩以进行无线充电。

更具体地，在所述安全型双轮驱动轮椅中，还包括：

GPS定位设备，用于实时提供所述轮椅的当前导航位置；

其中，所述无线充电设备与所述GPS定位设备连接，用于基于所述轮椅的当前导航位置自动前往该最近的无线充电桩以进行无线充电；

其中，所述太阳能供电设备在电力不足时，发出电力低下信号以发送给所述无线充电设备。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的安全型双轮驱动轮椅的结构方框图。

附图标记：1蓝牙接口；2左轮电机；3右轮电机；4电机驱动设备；5TFT显示设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的安全型双轮驱动轮椅的实施方案进行详细说明。

轮椅的轮胎有以下几种：有实心的、有充气内胎和无内胎充气型三种。实心型在平地走较快且不易爆破，易推动，但在不平路上振动大，且卡入与轮胎同宽的沟内时不易拔出；有充气内胎的较难推，也易刺破，但振动比实心的小；无内胎充气型因无内胎不会刺破，而且内部也充气、坐起来舒服，但比实心者较难推。

当前，轮椅的跨沟能力不强，对轮椅的行走稳定性和安全性造成一定的影响。为了克服上述不足，本发明搭建了一种安全型双轮驱动轮椅，用于解决上述技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的安全型双轮驱动轮椅的结构方框图，所述轮椅包括：

蓝牙接口，用于与轮椅用户手持的智能终端的蓝牙通信设备进行双向通信，接收轮椅用户通过智能终端输入的控制信息，将轮椅状态信息发送给智能终端进行显示；

左轮电机，采用两相步进电机对轮椅左后轮进行电力驱动；

右轮电机，采用两相步进电机对轮椅右后轮进行电力驱动；

电机驱动设备，分别与所述左轮电机和所述右轮电机连接，用于分别向所述左轮电机和所述右轮电机发送控制指令以确定所述左轮电机的工作模式和所述右轮电机的工作模式；

TFT显示设备，设置在轮椅的前端，用于向轮椅用户实时显示轮椅状态信息。

接着，继续对本发明的安全型双轮驱动轮椅的具体结构进行进一步的说明。

在所述安全型双轮驱动轮椅中，还包括：

靠背，设置在轮椅的后端，包括铝合金支撑架和靠垫，靠垫位于铝合金支撑架前方，铝合金支撑架用于为轮椅的用户提供后背支撑力；

靠脚，设置在轮椅的前端，由两个塑料支撑架组成，所述两个塑料支撑架用于分别为轮椅的用户的左右脚提供放置位置。

在所述安全型双轮驱动轮椅中，还包括：

连杆，设置在包括轮椅左后轮和轮椅右后轮的轮椅基座与轮椅座椅之间；

活动关节，设置在轮椅座椅与靠脚之间，用于改变靠脚对于轮椅座椅的相对位置。

在所述安全型双轮驱动轮椅中，还包括：

SDRAM芯片，用于预先存储了轮椅的最大越沟宽度、最高越障高度、最大爬坡角度、最大制动距离以及最快行走速度；

其中，所述最大越沟宽度为80毫米；所述最高越障高度为200毫米，所述最大爬坡角度为35度，所述最大制动距离为3米，所述最快行走速度为25公里每小时。

在所述安全型双轮驱动轮椅中，还包括：

横板释放设备，与沟宽检测设备连接，用于在水沟最大宽度大于等于最大越沟宽度时，将横板自动释放到轮椅下方以便于轮椅跨越下方的水沟；

沟宽检测设备，与水沟识别设备连接，用于接收水沟子图像和组合滤波图像，并基于所述水沟子图像在所述组合滤波图像中的相对位置以及所述水沟子图像的最大宽度确定并输出水沟最大宽度；

点阵摄像机，包括摄像支架、滤光片、高清图像传感器、镜头、闪光灯和亮度传感器，所述亮度传感器用于检测周围环境亮度，所述闪光灯与所述亮度传感器连接，用于基于所述亮度传感器的输出确定具体的闪光动作，所述镜头在所述滤光片和所述高清图像传感器之间，所述摄像支架用于固定所述滤光片、所述高清图像传感器、所述镜头、所述闪光灯和所述亮度传感器，所述点阵摄像机用于对前方场景进行高清图像数据采集，以获取前方场景图像；

噪声复杂度检测设备，与所述点阵摄像机连接，用于接收所述前方场景图像，对所述前方场景图像进行噪声复杂度检测以确定并输出图像噪声复杂度；

图像分块设备，与所述噪声复杂度检测设备连接，用于接收所述图像噪声复杂度和所述前方场景图像，并基于所述图像噪声复杂度对所述前方场景图像进行分块处理以获得多个图像块；

分块滤波设备，与所述图像分块设备连接，用于接收所述多个图像块，对每一个图像块执行以下处理：对每一个图像块进行噪声类型分析以获得主要噪声类型，基于主要噪声类型确定对应类型滤波器对图像块进行滤波处理以获得滤波块；所述分块滤波设备还将所有滤波块进行组合以获得并输出组合滤波图像；

水沟识别设备，与所述分块滤波设备连接，用于接收所述组合滤波图像，基于预设水沟灰度上限阈值和预设水沟灰度下限阈值确定所述组合滤波图像中的水沟组成像素，将所述组合滤波图像中的所有水沟组成像素形成的水沟子图像从所述组合滤波图像中分割并输出；

其中，所述图像噪声复杂度越高，对所述前方场景图像进行分块处理所获得的图像块的数量越多。

在所述安全型双轮驱动轮椅中：所述电机驱动设备包括双桥门驱动器和全桥电路；其中，全桥电路由8个MOS管组成，双桥门驱动器与全桥电路连接。

在所述安全型双轮驱动轮椅中，还包括：

太阳能供电设备，包括光伏板、电压转换设备和太阳能蓄电池，用于为所述轮椅的各个用电设备提供电力供应。

在所述安全型双轮驱动轮椅中，还包括：

无线充电设备，与所述太阳能供电设备连接，用于在所述太阳能供电设备的电力不足时，识别附近最近的无线充电桩并自动前往该最近的无线充电桩以进行无线充电。

在所述安全型双轮驱动轮椅中，还包括：

GPS定位设备，用于实时提供所述轮椅的当前导航位置；

其中，所述无线充电设备与所述GPS定位设备连接，用于基于所述轮椅的当前导航位置自动前往该最近的无线充电桩以进行无线充电；所述太阳能供电设备在电力不足时，发出电力低下信号以发送给所述无线充电设备。

另外，图像滤波，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，是图像预处理中不可缺少的操作，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性。

由于成像系统、传输介质和记录设备等的不完善，数字图像在其形成、传输记录过程中往往会受到多种噪声的污染。另外，在图像处理的某些环节当输入的像对象并不如预想时也会在结果图像中引入噪声。这些噪声在图像上常表现为一引起较强视觉效果的孤立像素点或像素块。一般，噪声信号与要研究的对象不相关它以无用的信息形式出现，扰乱图像的可观测信息。对于数字图像信号，噪声表为或大或小的极值，这些极值通过加减作用于图像像素的真实灰度值上，对图像造成亮、暗点干扰，极大降低了图像质量，影响图像复原、分割、特征提取、图像识别等后继工作的进行。要构造一种有效抑制噪声的滤波器必须考虑两个基本问题：能有效地去除目标和背景中的噪声；同时，能很好地保护图像目标的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。

常用的图像滤波模式中的一种是，非线性滤波器，一般说来，当信号频谱与噪声频谱混叠时或者当信号中含有非叠加性噪声时如由系统非线性引起的噪声或存在非高斯噪声等)，传统的线性滤波技术，如傅立变换，在滤除噪声的同时，总会以某种方式模糊图像细节(如边缘等)进而导致像线性特征的定位精度及特征的可抽取性降低。而非线性滤波器是基于对输入信号的一种非线性映射关系，常可以把某一特定的噪声近似地映射为零而保留信号的要特征，因而其在一定程度上能克服线性滤波器的不足之处。

采用本发明的安全型双轮驱动轮椅，针对现有技术中轮椅跨越宽沟困难的技术问题，通过引入有针对性的适应轮椅环境的图像处理设备和图像检测设备，搭建沟宽检测机制和应急机制，解决了上述技术问题，提高了轮椅的安全性。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种安全型双轮驱动轮椅，包括：

蓝牙接口，用于与轮椅用户手持的智能终端的蓝牙通信设备进行双向通信，接收轮椅用户通过智能终端输入的控制信息，将轮椅状态信息发送给智能终端进行显示；

左轮电机，采用两相步进电机对轮椅左后轮进行电力驱动；

右轮电机，采用两相步进电机对轮椅右后轮进行电力驱动；

电机驱动设备，分别与所述左轮电机和所述右轮电机连接，用于分别向所述左轮电机和所述右轮电机发送控制指令以确定所述左轮电机的工作模式和所述右轮电机的工作模式；

TFT显示设备，设置在轮椅的前端，用于向轮椅用户实时显示轮椅状态信息。

2.如权利要求1所述的安全型双轮驱动轮椅，其特征在于，所述轮椅还包括：

靠背，设置在轮椅的后端，包括铝合金支撑架和靠垫，靠垫位于铝合金支撑架前方，铝合金支撑架用于为轮椅的用户提供后背支撑力；

靠脚，设置在轮椅的前端，由两个塑料支撑架组成，所述两个塑料支撑架用于分别为轮椅的用户的左右脚提供放置位置。

3.如权利要求2所述的安全型双轮驱动轮椅，其特征在于，所述轮椅还包括：

连杆，设置在包括轮椅左后轮和轮椅右后轮的轮椅基座与轮椅座椅之间；

活动关节，设置在轮椅座椅与靠脚之间，用于改变靠脚对于轮椅座椅的相对位置。

4.如权利要求3所述的安全型双轮驱动轮椅，其特征在于，所述轮椅还包括：

SDRAM芯片，用于预先存储了轮椅的最大越沟宽度、最高越障高度、最大爬坡角度、最大制动距离以及最快行走速度；

其中，所述最大越沟宽度为80毫米；所述最高越障高度为200毫米，所述最大爬坡角度为35度，所述最大制动距离为3米，所述最快行走速度为25公里每小时。

5.如权利要求4所述的安全型双轮驱动轮椅，其特征在于，所述轮椅还包括：

横板释放设备，与沟宽检测设备连接，用于在水沟最大宽度大于等于最大越沟宽度时，将横板自动释放到轮椅下方以便于轮椅跨越下方的水沟；

沟宽检测设备，与水沟识别设备连接，用于接收水沟子图像和组合滤波图像，并基于所述水沟子图像在所述组合滤波图像中的相对位置以及所述水沟子图像的最大宽度确定并输出水沟最大宽度；

点阵摄像机，包括摄像支架、滤光片、高清图像传感器、镜头、闪光灯和亮度传感器，所述亮度传感器用于检测周围环境亮度，所述闪光灯与所述亮度传感器连接，用于基于所述亮度传感器的输出确定具体的闪光动作，所述镜头在所述滤光片和所述高清图像传感器之间，所述摄像支架用于固定所述滤光片、所述高清图像传感器、所述镜头、所述闪光灯和所述亮度传感器，所述点阵摄像机用于对前方场景进行高清图像数据采集，以获取前方场景图像；

噪声复杂度检测设备，与所述点阵摄像机连接，用于接收所述前方场景图像，对所述前方场景图像进行噪声复杂度检测以确定并输出图像噪声复杂度；

图像分块设备，与所述噪声复杂度检测设备连接，用于接收所述图像噪声复杂度和所述前方场景图像，并基于所述图像噪声复杂度对所述前方场景图像进行分块处理以获得多个图像块；

分块滤波设备，与所述图像分块设备连接，用于接收所述多个图像块，对每一个图像块执行以下处理：对每一个图像块进行噪声类型分析以获得主要噪声类型，基于主要噪声类型确定对应类型滤波器对图像块进行滤波处理以获得滤波块；所述分块滤波设备还将所有滤波块进行组合以获得并输出组合滤波图像；

水沟识别设备，与所述分块滤波设备连接，用于接收所述组合滤波图像，基于预设水沟灰度上限阈值和预设水沟灰度下限阈值确定所述组合滤波图像中的水沟组成像素，将所述组合滤波图像中的所有水沟组成像素形成的水沟子图像从所述组合滤波图像中分割并输出；

其中，所述图像噪声复杂度越高，对所述前方场景图像进行分块处理所获得的图像块的数量越多。

6.如权利要求5所述的安全型双轮驱动轮椅，其特征在于：

所述电机驱动设备包括双桥门驱动器和全桥电路；

其中，全桥电路由8个MOS管组成，双桥门驱动器与全桥电路连接。

7.如权利要求6所述的安全型双轮驱动轮椅，其特征在于，还包括：

太阳能供电设备，包括光伏板、电压转换设备和太阳能蓄电池，用于为所述轮椅的各个用电设备提供电力供应。

8.如权利要求7所述的安全型双轮驱动轮椅，其特征在于，还包括：

无线充电设备，与所述太阳能供电设备连接，用于在所述太阳能供电设备的电力不足时，识别附近最近的无线充电桩并自动前往该最近的无线充电桩以进行无线充电。

9.如权利要求8所述的安全型双轮驱动轮椅，其特征在于，还包括：

GPS定位设备，用于实时提供所述轮椅的当前导航位置；

其中，所述无线充电设备与所述GPS定位设备连接，用于基于所述轮椅的当前导航位置自动前往该最近的无线充电桩以进行无线充电；

其中，所述太阳能供电设备在电力不足时，发出电力低下信号以发送给所述无线充电设备。