CN108279673A - 一种婴儿推车智能助力装置以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及婴儿推车智能助力装置，以日常常见的手机等移动终端作为外部的无线发射装置，通过婴儿车上内置的三个无线接收装置读取无线信号，判断操作人员位置，并读取操作人员体感动作状态，实现对婴儿车的智能控制，实现了操作人员推动婴儿车，婴儿车智能牵引助力的功能。本发明的控制方法，可以通过启动传感器配合无线发射装置的位置信息，避免了现有婴儿车设备中的人员误操作的问题，消除了现有技术中最为严重的电动婴儿车安全隐患；同时，结合无线发射装置所检测动作信息，智能调控婴儿车的速度以及方向，实现了智能牵引助力。

Description

一种婴儿推车智能助力装置以及控制方法

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，特别涉及一种婴儿推车智能助力装置以及控制方法。

背景技术

婴儿车是每个有新生儿家庭的必备产品之一，传统式的婴儿车依靠机械结构，需要人力操控及驱动。

而现有实际使用中，婴儿车操作人员照看婴儿的工作负担较大，且一般携带较重的婴儿食品、玩具或卫生用品，造成操作人员推动婴儿车时非常吃力，特别是老年人推婴儿车行走于路况较差区域或位于上坡路段时，多处于极度吃力状态。

针对该问题，公开(公告)号为CN106681359A的发明专利申请公开了一种智能婴儿车的控制方法、智能婴儿车及控制系统，该系统通过各无线收发模块向目标设备发射无线信号，以及通过各无线收发模块接收来自目标设备的无线响应信号；计算各无线收发模块对应的无线响应信号的信号强度RSSI值；根据各无线响应信号的RSSI值调整智能婴儿车的跟随方向和跟随速度，实现智能婴儿车对目标设备的自动跟随。

然而，该种自动跟随设备均需操作人员在行进前方携带信号发射装置，以划定后方跟随设备的行进路线，其主要有如下不足：

(1)安全性问题：在实际使用中，婴儿车行进路面较为复杂，且操作人员前方行走，无法及时手控婴儿车，无法准确考虑婴儿车对路况要求，且交通复杂环境下易受冲击；(2)使用问题：婴儿车的扶手部可对负重或疲劳的操作人员提供支撑，操作人员需与婴儿保持交流沟通以及情感互动；(3)婴儿车自身控制问题：依据距离判定控制前行速度，无法结合操作人员的动作状态，实时调整车辆的转向或者加减速操作。

发明内容

本发明旨在提供一种婴儿推车智能助力装置以及控制方法，以解决现有婴儿车推动时操作人员体力消耗过多、易疲劳的现实问题。

具体方案如下：一种婴儿推车智能助力装置，包括婴儿车：

该婴儿车包括车架，该车架具有扶手部；该车架上还设有具有电动助力功能的行走系统、控制器以及两启动传感器，两该启动传感器均设于该扶手部上，该控制器与该行走系统以及两该启动传感器电连接；

该婴儿车上还设有三个与该控制器通讯连接的无线接收装置，三个该无线接收装置异线布置；该控制器通过三个该无线接收装置与外部的无线发射装置通讯连接。

进一步的，以该扶手部的位置为车架的后部，该启动传感器为压力传感器；两个该无线接收装置分别设于该车架后部的左右两侧位置，另一无线接收装置设于该车架前段中部位置。

进一步的，该行走系统包括两驱动轮以及一万向轮，该万向轮设于该婴儿车前进方向的前端区域；两该驱动轮分别设于该婴儿车后端区域的两侧，且两该驱动轮分别与该控制器电连接。

本发明还提供一种婴儿推车智能助力装置的控制方法，应用于上述的婴儿推车智能助力装置的控制，该控制方法包括：

外部的无线发射装置发射无线信号，控制器通过各无线接收装置接收来自无线发射装置的无线信号，并计算各无线接收装置对应的无线信号的信号强度以及时间，判断携带无线发射装置的操作人员位置信息以及动作信息；

控制器通过两启动传感器检测扶手部操作力，再结合上述位置信息以及动作信息，控制行走系统的启动、停止、加减速和/或转向，实现婴儿车的智能助力。

进一步的，包括行走系统启动的步骤，包括：

步骤a1，定义该婴儿车两该该启动传感器之间且靠近该婴儿车的区域为操作区域，当控制器检测到外部的无线发射装置位于该操作区域，且两该启动传感器检测值大于其阈值，则判定操作人员操作该婴儿车；

步骤a2，在步骤a1的基础上，在婴儿车前进方向上，控制器通过三个该无线接收装置检测外部的无线发射装置至婴儿车距离的距离-时间关系数据，以判断操作人员步行动作信息；

步骤a3，在步骤a2中，判定人员步行的基础上，启动该行走系统的电动助力功能。

进一步的，还包括行走系统转向的步骤，包括：

步骤b1，行走系统启动，在垂直婴儿车前进方向上，检测无线发射装置的位置-时间关系数据，以判断操作人员转向动作信息；

步骤b2，在步骤b1中，判定人员转向的基础上，根据两该启动传感器的实测数据的差值，控制该行走系统的转向。

进一步的，还包括行走系统速度控制的步骤，包括：

步骤c1，行走系统启动，控制器实时监测该距离-时间关系数据以及位置信息，并监测两启动传感器上的作用力；

步骤c2，在婴儿车前进方向，将操作区域靠近婴儿车的一端设为制动区域，其余区域为巡航区域；

在步骤c1中，当判定操作人员位置信息在巡航区域，该行走系统直线定速驱动，且该行走系统驱动力根据两启动传感器检测值实时调整；

或者，在步骤c1中，当判定操作人员位置信息在制动区域，该控制器根据该距离-时间关系数据，进行信号分析，判定操作人员步行频率变化，以控制该行走系统的速度加减。

有益效果：

本发明的婴儿推车智能助力装置，以日常常见的手机等移动终端作为外部的无线发射装置，通过婴儿车上内置的三个无线接收装置读取无线信号，判断操作人员位置，并读取操作人员体感动作状态，实现对婴儿车的智能控制，实现了操作人员推动婴儿车，婴儿车智能牵引助力的功能。

本发明的控制方法，可以通过启动传感器配合无线发射装置的位置信息，避免了现有婴儿车设备中的人员误操作的问题，消除了现有技术中最为严重的电动婴儿车安全隐患；同时，结合无线发射装置所检测动作信息，智能调控婴儿车的速度以及方向，实现了智能牵引助力。

在进一步的技术方案中，操作人员动作信息可以是由手机等外部的无线发射装置，检测后发送至婴儿车的控制器，本发明中是由婴儿车控制器根据外部无线发射发射装置的实时距离，经信号分析检测判断；后者精度更高，避免了误判操作。

附图说明

图1示出了本发明实施例婴儿推车智能助力装置的控制方法流程图；

图2示出了图1实施例系统通讯原理图；

图3示出了图1实施例婴儿车结构示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本案发明人经研究发现，人们在日常使用中，手机一般放置在靠近腰部的位置，即使在双臂固定的推拉运动中，腰部位置均具有明显的变化规律：(1)行走过程中，腰部会以一定的频率前后摆动，且摆动频率正比于行走速度；(2)在转向过程中，腰部存在左右侧的转动。该规律的研究，为婴儿车人机智能互动，提供了理论基础。

结合图1至图3所示，该实施例提供了一种婴儿推车智能助力装置的控制方法，其应用于图3所示的婴儿推车智能助力装置，且结合了日常中常用的手机作为设于该婴儿推车智能助力装置外部的发射装置C，与该婴儿推车智能助力装置无线通讯连接。

具体的，该实施例控制方法所对应的婴儿推车智能助力装置，包括婴儿车，方向F为婴儿车的前进方向，该婴儿车包括车架1，该车架1的后端顶部具有一根扶手杆15，该扶手杆15的左右两端形成两个扶手部的区域，以用于手工握持以及推动；两该扶手部的区域各设有一压力传感器，即构成第一启动传感器21以及第二启动传感器22，优选的，该压力传感器为感压膜片。

该车架1的底部还设有行走系统，该行走系统包括：第一驱动轮11、第二驱动轮12以及万向轮13，该万向轮13设于该婴儿车车架1前进方向的前端区域；该两第一驱动轮11和第二驱动轮12均为轮毂电机车轮，且分别设于该婴儿车车架1后端区域的两侧，进而实现该行走系统具备电动驱动功能。

该车架1还内置有蓄电池(图中不可见)、控制器A、第一无线接收装置B1、第二无线接收装置B2以及第三无线接收装置B3，该控制器A通过电机控制器与该行走系统的第一驱动轮11和第二驱动轮12电连接，且该控制器A与第一启动传感器21以及第二启动传感器22电连接；在该实施例中，外部的无线发射装置C为手机，其由蓝牙模块外发无线信号，该第一无线接收装置B1、第二无线接收装置B2以及第三无线接收装置B3也为具备蓝牙模块的接收器。

三个该无线接收装置与该控制器A电连接，以实现通讯连接；且在车架1上，三个该无线接收装置异线布置：第三无线接收装置B3和第二无线接收装置B2分别设于该车架1后部的左右两侧位，第一无线接收装置B1设于该车架1前段中部位置。

该控制方法为：外部的无线发射装置C发射无线信号，控制器A通过第一无线接收装置B1、第二无线接收装置B2以及第三无线接收装置B3接收来自无线发射装置C的无线信号，并计算各无线接收装置对对应接收到的无线信号的信号强度以及时间，进而由三点定位技术，判断出携带无线发射装置C的操作人员位置信息，结合该位置信息的时间变化，获得动作信息；同时，控制器A通过第一启动传感器21以及第二启动传感器22检测扶手部操作力，再结合上述位置信息以及动作信息，控制行走系统的启动、停止、加减速和/或转向，实现婴儿车的智能助力，结合图1，具体的，包括如下步骤：

步骤S1,无线发射装置C认证连接的步骤：通过无线发射装置C，连接其中一个无线接收装置，实现设备的认证，蓝牙配对连接；

步骤S2,两启动传感器受力，电动助力功能预启动的步骤：该步骤中，当操作人员双手握持第一启动传感器21和第二启动传感器22，判断该婴儿车处于操作状态；

步骤S3,无线发射装置C持续发射无线信号，控制器A通过三个该无线接收装置，接收该无线信号，同时经过三点定位，确定无线发射装置C位置；同时，获取该无线发射装置C发送的动作信息，该动作信息可以是由无线发射装置C自身测得并分析的操作者步行状态信息，也可以是无线发射装置C实时位置变动信息；

步骤S4,位置信息认证，必须确保无线发射装置C在婴儿车附近区域，以避免无关人员误操作；

步骤S5,根据步骤S3中的动作信息，即操作者的步行、转向或者加减速等动作，动态调整车架1上的行走系统牵引或转向等操作。

该实施例中，为进一步确保婴儿车的运行稳定性，将婴儿车两扶手部之间且靠近该婴儿车的1M以内的区域，定义为操作区域，实现将操作人员限定于该操作区域内,且控制器A实时监测无线发射装置C移动，以自行分析运动状态，其精度更高，准确度更高。

该实施例的控制方法，还包括行走系统启动的步骤a，包括：

步骤a1，当控制器A检测到外部的无线发射装置C位于该操作区域，且第一启动传感器21以及第二启动传感器22检测值大于其阈值，则判定操作人员操作该婴儿车；

步骤a2，在步骤a1的基础上，在婴儿车前进方向上，控制器A通过该第一无线接收装置B1、第二无线接收装置B2以及第三无线接收装置B3检测外部的无线发射装置C至婴儿车距离的距离-时间关系数据，通过对该距离-时间关系数据滤波以及多次提取分析，以判断操作人员步行动作信息；

步骤a3，在步骤a2中，判定人员步行的基础上，启动该行走系统的电动助力功能，进而实现助力驱动。

进一步的，在行走系统启动的基础上，还设置行走系统转向的步骤b，包括：

步骤b1，行走系统启动，在垂直婴儿车前进方向上,控制器A检测无线发射装置的位置-时间关系数据，并对该位置-时间关系数据滤波以及多次提取分析，判断操作人员是否存在转向动作信息；

步骤b2，在步骤b1中，判定人员转向的基础上，根据第一启动传感器21以及第二启动传感器22的实测数据的差值，控制该行走系统的转向角度，在该实施例中，其控制转向角度的方法为控制第一驱动轮11、第二驱动轮12输入电量。

为避免实时调整电流，对电机、控制器以及各传动机构造成冲击，该实施例还提供一种人体适应的速度控制方法：在行走系统启动的基础上，还包括行走系统速度控制的步骤c，包括：

步骤c1，行走系统启动，控制器实时监测该距离-时间关系数据以及位置信息，并监测第一启动传感器21以及第二启动传感器22的作用力；

步骤c2，在婴儿车前进方向，定义将操作区域靠近婴儿车的一端设为制动区域，其余区域为巡航区域，在该实施例中，该制动区域长度为1/2操作区域长度；

在步骤c1中，当判定操作人员位置信息在巡航区域，说明操作人员动作轻松，且动作调节空间大，不存在牵引助力不足的问题，该行走系统直线定速驱动，且该行走系统驱动力能根据两启动传感器检测值的均值实时调整；

如果在步骤c1中，当判定操作人员位置信息在制动区域，说明动作调整空间小，为避免牵引力不足，该控制器A根据该距离-时间关系数据，进行信号分析，判定操作人员步行频率变化，以动态控制该行走系统的速度加减。

进一步的，在步骤c2中，还可以设置档位调节速度控制的步骤：优选的，控制器或手机APP内，以1米/秒为间隔，预设多个档位的操作人员步速数据以及记录对应步速数据时，操作人员步行频率范围；当检测到操作人员位置信息在制动区域，控制器根据读取的人员步行频率，设定对应档位，直线定速驱动，进而实现了对婴儿车电机最小电控冲击。

同时，在上述步骤中，均可以设置先导控制的步骤，具体的，控制器A根据距离-时间关系数据或者位置-时间关系数据，预测其未来一定时间段，如0.1s后，婴儿车应保持的运动状态，超前控制该婴儿车，实现更进一步优化的牵引助力功能。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种婴儿推车智能助力装置，其特征在于，包括婴儿车：

该婴儿车包括车架，该车架具有扶手部；该车架上还设有具有电动助力功能的行走系统、控制器以及两启动传感器，两该启动传感器均设于该扶手部上，该控制器与该行走系统以及两该启动传感器电连接；

该婴儿车上还设有三个与该控制器通讯连接的无线接收装置，三个该无线接收装置异线布置；该控制器通过三个该无线接收装置与外部的无线发射装置通讯连接。

2.根据权利要求1所述的婴儿推车智能助力装置，其特征在于：该扶手部位于车架的后部，该启动传感器为压力传感器；两个该无线接收装置分别设于该车架后部的两侧位置，另一无线接收装置设于该车架前段中部位置。

3.根据权利要求1所述的婴儿推车智能助力装置，其特征在于：该行走系统包括两驱动轮以及一万向轮，该万向轮设于该婴儿车前进方向的前端区域；两该驱动轮分别设于该婴儿车后端区域的两侧，且两该驱动轮分别与该控制器电连接。

4.一种婴儿推车智能助力装置的控制方法，应用于权利要求1-3任一权利要求所述的婴儿推车智能助力装置的控制，其特征在于，该控制方法包括：

外部无线发射装置发射无线信号，控制器通过位于车架上三个不同方位的各无线接收装置接收来自无线发射装置的无线信号，并通过计算各无线接收装置对应无线信号的强度以及时间，判断携带无线发射装置的操作人员位置信息以及动作信息；

控制器通过两启动传感器检测扶手部操作力，再结合上述位置信息以及动作信息，控制行走系统的启动、停止、加减速或转向，实现对婴儿车的智能助力操作。

5.根据权利要求4所述的婴儿推车智能助力装置的控制方法，其特征在于，包括行走系统启动的步骤，包括：

步骤a1，定义该婴儿车两该启动传感器之间且靠近该婴儿车的区域为操作区域，当控制器检测到外部的无线发射装置位于该操作区域，且两该启动传感器检测值大于其阈值，则判定操作人员操作该婴儿车；

步骤a2，在步骤a1的基础上，在婴儿车前进或后退方向上，控制器通过三个该无线接收装置检测外部的无线发射装置至婴儿车距离的距离-时间关系数据，以判断操作人员步行动作信息；

步骤a3，在步骤a2中，判定人员正在步行的基础上，启动该行走系统的电动助力功能。

6.根据权利要求5所述的婴儿推车智能助力装置的控制方法，其特征在于，还包括行走系统转向的步骤，包括：

步骤b1，行走系统启动，在垂直婴儿车前进方向上，检测无线发射装置的位置-时间关系数据，以判断操作人员转向动作信息；

步骤b2，在步骤b1中，在判定人员转向的基础上，根据两该启动传感器的实测数据的差值，控制该行走系统的转向。

7.根据权利要求5所述的婴儿推车智能助力装置的控制方法，其特征在于：还包括行走系统速度控制的步骤，包括：

步骤c1，行走系统启动，控制器实时监测该距离-时间关系数据以及位置信息，并监测两启动传感器上的作用力；

步骤c2，在婴儿车前进方向，将操作区域靠近婴儿车的一端设为制动区域，其余区域为巡航区域；

在步骤c1中，当判定操作人员位置信息在巡航区域，该行走系统直线定速驱动，且该行走系统驱动力根据两启动传感器检测值实时调整；

或者，在步骤c1中，当判定操作人员位置信息在制动区域，该控制器根据该距离-时间关系数据，进行信号分析，判定操作人员步行频率变化，以控制该行走系统的速度加减。

8.根据权利要求7所述的婴儿推车智能助力装置的控制方法，其特征在于：还包括档位调节速度控制的步骤，包括：

在步骤c2中，控制器内预设多个档位的操作人员步速数据，当操作人员位置信息在制动区域，控制器根据人员步行频率，设定对应档位，直线定速驱动。