CN107837152A - 电动轮椅的楼梯检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动轮椅的楼梯检测装置及方法，轮椅上设有角度传感器，轮椅下方的后端设有测距传感器，测距传感器用于检测轮椅后轮下方楼梯；角度传感器输出端、测距传感器输出端接主控单元。基于角度传感器、测距传感器可有效检测轮椅所处的四种不同状态，即轮椅由下层缓台开始上楼梯，至轮椅完全离开下层缓台状态，轮椅由楼梯开始进入上层缓台，至轮椅完全离开楼梯位于上层缓台之上状态，轮椅由上层缓台开始下楼梯，至完全离开上层缓台状态，轮椅由楼梯开始进入下层缓台，直至轮椅完全离开楼梯位于下层缓台之上状态。

Description

电动轮椅的楼梯检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种电动轮椅的楼梯检测装置及方法
背景技术
现有电动轮椅(轮椅机器人)通过主控单元控制相应驱动电机，可实现履带的升降、后轮的旋起旋下，实现电动轮椅的上楼或下楼，存在的不足之处在于，不能够准确地判断对楼梯进行检测，使得上下楼时电动轮椅工作的可靠性不高。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种电动轮椅的楼梯检测装置及方法简单，能够对楼梯进行准确检测，从而有效提高上下楼时电动轮椅的工作可靠性。
基于同一发明构思，本发明具有两个独立的技术方案：
1、一种电动轮椅的楼梯检测装置，轮椅下方设有前轮、后轮，轮椅下方的两侧设有履带，具有第一驱动电机、第二驱动电机，第一驱动电机用于控制前轮抬起或放下和履带的升降，第二驱动电机用于控制后轮的旋起或旋下，还设有主控单元，主控单元输出端接第一驱动电机控制单元输入端、第二驱动电机控制单元输入端，其特征在于：轮椅上设有角度传感器，轮椅下方的后端设有测距传感器，测距传感器检测轮椅后轮下方楼梯；角度传感器输出端、测距传感器输出端接主控单元。
角度传感器设置于履带上或轮椅上。
测距传感器向前倾斜安装，与水平方向呈倾斜角度。
2、一种利用上述装置的检测方法，其特征在于：轮椅由下层缓台开始上楼梯，至轮椅完全离开下层缓台的过程中，根据角度传感器传送的信号，当轮椅倾斜角稳定于设定的倾斜角度区间时，判断轮椅完全离开下层缓台。
轮椅由楼梯开始进入上层缓台，至轮椅完全离开楼梯位于上层缓台之上的过程中，当测距传感器检测到距离大于设定的阈值时，判断轮椅达到最后一阶楼梯，根据角度传感器传送的信号，当轮椅倾斜角稳定于0度时，判断轮椅完全离开楼梯位于上层缓台之上。
轮椅由上层缓台开始下楼梯，至完全离开上层缓台的过程中，根据角度传感器传送的信号，当轮椅倾斜角度稳定于设定的倾斜角度区间时，判断轮椅完全离开上层缓台。
轮椅由楼梯开始进入下层缓台，直至轮椅完全离开楼梯位于下层缓台之上的过程中，根据角度传感器传送的信号，当轮椅倾斜角稳定于0度时，判断轮椅完全离开楼梯位于下层缓台之上。
轮椅由上层缓台开始下楼梯，至完全离开上层缓台的过程中，从角度传感器测量值曲线中获取经验值作为轮椅后轮收起的节点。
设定的倾斜角度区间为A-1度至A+1度，A为楼梯的倾斜角度。
本发明具有的有益效果：
本发明轮椅上设有角度传感器，轮椅下方的后端设有测距传感器，测距传感器用于检测轮椅后轮下方楼梯；角度传感器输出端、测距传感器输出端接主控单元。角度传感器设置于履带上或轮椅上。本发明通过角度传感器可准确测得轮椅倾斜角，通过测距传感器可检测轮椅后轮下方楼梯，从而实现对楼梯的准确检测，进而有效提高上下楼时电动轮椅的工作可靠性。本发明测距传感器向前倾斜安装，与水平方向呈倾斜角度，可进一步提高楼梯检测的准确性。
本发明基于角度传感器、测距传感器可有效检测轮椅所处的四种不同状态，即轮椅由下层缓台开始上楼梯，至轮椅完全离开下层缓台状态，轮椅由楼梯开始进入上层缓台，至轮椅完全离开楼梯位于上层缓台之上状态，轮椅由上层缓台开始下楼梯，至完全离开上层缓台状态，轮椅由楼梯开始进入下层缓台，直至轮椅完全离开楼梯位于下层缓台之上状态，从而有效保证了上下楼时电动轮椅控制的可靠性。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图；
图2为本发明测距传感器安装位置示意图。
具体实施方式
如图2所示，轮椅1下方设有前轮4、后轮5，前轮4为万向轮，椅1下方的两侧设有履带，如图1所示，具有第一驱动电机、第二驱动电机，第一驱动电机用于控制前轮抬起或放下和履带的升降，履带升起前轮同步放下，履带降下前轮同步抬起，第二驱动电机用于控制后轮的旋起或旋下，还设有主控单元，主控单元输出端接第一驱动电机控制单元输入端、第二驱动电机控制单元输入端，还设有第四驱动电机，用于驱动后轮平地模式下运动，还设有第五驱动电机，用于驱动履带爬楼模式下运动，主控单元接第四驱动电机控制单元、第五驱动电机控制单元，上述为现有技术。
如图2、图1所示，轮椅1上设有角度传感器2，轮椅1下方的后端设有测距传感器3，测距传感器3用于检测轮椅后轮下方楼梯；角度传感器输出端2、测距传感器3输出端接主控单元。角度传感器3设置于履带盘上或轮椅上。测距传感器向前倾斜安装，与水平方向呈倾斜角度。图2中，虚线表示测距传感器超声波射出的方向，∠C为传感器安装角。
本发明基于角度传感器、测距传感器，可对上下楼时电动轮椅的四种状态进行准确检测。
轮椅由下层缓台开始上楼梯，至轮椅完全离开下层缓台的过程中，根据角度传感器传送的信号，当轮椅倾斜角稳定于设定的倾斜角度区间时，判断轮椅完全离开下层缓台。设定的倾斜角度区间为A-1度至A+1度，A为楼梯的倾斜角度。本实施例中，设定的倾斜角度区间为26度至28度。
轮椅由楼梯开始进入上层缓台，至轮椅完全离开楼梯位于上层缓台之上的过程中，当测距传感器检测到距离大于设定的阈值时，判断轮椅达到最后一阶楼梯，根据角度传感器传送的信号，当轮椅倾斜角稳定于0度时，判断轮椅完全离开楼梯位于上层缓台之上。
轮椅由上层缓台开始下楼梯，至完全离开上层缓台的过程中，根据角度传感器传送的信号，当轮椅倾斜角度稳定于设定的倾斜角度区间时，判断轮椅完全离开上层缓台。轮椅由上层缓台开始下楼梯，至完全离开上层缓台的过程中，从角度传感器测量值曲线中获取经验值作为轮椅后轮收起的节点。
轮椅由楼梯开始进入下层缓台，直至轮椅完全离开楼梯位于下层缓台之上的过程中，根据角度传感器传送的信号，当轮椅倾斜角稳定于0度时，判断轮椅完全离开楼梯位于下层缓台之上。

Claims (9)

1.一种电动轮椅的楼梯检测装置，轮椅下方设有前轮、后轮，轮椅下方的两侧设有履带，具有第一驱动电机、第二驱动电机，第一驱动电机用于控制前轮抬起或放下和控制履带的升降，第二驱动电机用于控制后轮的旋起或旋下，还设有主控单元，主控单元输出端接第一驱动电机控制单元输入端、第二驱动电机控制单元输入端，其特征在于：轮椅上设有角度传感器，轮椅下方的后端设有测距传感器，测距传感器用于检测轮椅后轮下方楼梯；角度传感器输出端、测距传感器输出端接主控单元。
2.根据权利要求1所述的电动轮椅的楼梯检测装置，其特征在于：角度传感器设置于履带底盘上或轮椅上。
3.根据权利要求2所述的电动轮椅的楼梯检测装置，其特征在于：测距传感器向前倾斜安装，与水平方向呈倾斜角度。
4.一种利用权利要求1所述装置的检测方法，其特征在于：轮椅由下层缓台开始上楼梯，至轮椅完全离开下层缓台的过程中，根据角度传感器传送的信号，当轮椅倾斜角稳定于设定的倾斜角度区间时，判断轮椅完全离开下层缓台。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：轮椅由楼梯开始进入上层缓台，至轮椅完全离开楼梯位于上层缓台之上的过程中，当测距传感器检测到距离大于设定的阈值时，判断轮椅达到最后一阶楼梯，根据角度传感器传送的信号，当轮椅倾斜角稳定于0度时，判断轮椅完全离开楼梯位于上层缓台之上。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：轮椅由上层缓台开始下楼梯，至完全离开上层缓台的过程中，根据角度传感器传送的信号，当轮椅倾斜角度稳定于设定的倾斜角度区间时，判断轮椅完全离开上层缓台。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：轮椅由楼梯开始进入下层缓台，直至轮椅完全离开楼梯位于下层缓台之上的过程中，根据角度传感器传送的信号，当轮椅倾斜角稳定于0度时，判断轮椅完全离开楼梯位于下层缓台之上。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：轮椅由上层缓台开始下楼梯，至完全离开上层缓台的过程中，从角度传感器测量值曲线中获取经验值作为轮椅后轮收起的节点。
9.根据权利要求4-8任何一项所述的方法，其特征在于：设定的倾斜角度区间为A-1度至A+1度，A为楼梯的倾斜角度。
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