CN108652846B - 一种可推行的电动轮椅及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可推行的电动轮椅，包括扶手、主控电路板、后退/前进操作转轴、左/右转按键、陀螺仪传感器、电机驱动器、左/右电机和左/右主动轮。一种可推行的电动轮椅的控制方法，包括：(1)、霍尔传感器将旋转幅度转换成模拟电压信号并发给主控单片机；(2)、陀螺仪传感器将轮椅速度及倾角转换成数字信息实时发送给主控单片机；(3)、主控单片机调整驱动电机的PWM值；(4)、推行中，按动扶手左侧处的左转按键时，I/O管脚由低电平变成高电平，单片机输出不同的PWM值和正/反转开关信息；按动扶手右侧的右转按键时，I/O管脚由低电平变成高电平，单片机向电机驱动器输出不同的PWM值和正/反转开关信息。

Description

一种可推行的电动轮椅及其控制方法
技术领域
本发明属于自动控制领域，具体涉及一种可推行的电动轮椅及其控制方法。
背景技术
电动轮椅是增加了电动马达和导航控制的手段的轮椅。
电动轮椅由于增加了电机、电池等装置，导致自身重量加重，在很多时候使用电动轮椅时也需要有人力推动的功能，比如在家人陪伴出行、使用者自身轮椅操作不便时都需要别人推着轮椅行走。
顾客购买了电动轮椅后,一般不会专门再买重量轻的手动轮椅，但是电动轮椅的手推功能很有必要——电动轮椅在由人力推行时，其自身重量便成了负担，尤其在上下坡时需要推行者使劲来保持轮椅和座椅上人的平衡，所以电动轮椅在用人力推行时，需要解决推行费力、颠簸的问题。
发明内容
发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明的第一个目的在于公开一种可推行的电动轮椅，其能够根据轮椅推行者的意图和轮椅自身位置及运动状态(使用轮椅手推操作时，操作者通过前进/后退操作转轴控制轮椅前进/后退，通过左/右转按键控制行驶转向；陀螺仪传感器实时检测轮椅车身倾角及加速度，根据倾角判断路面情况(上坡、下坡、坑洼等)，进而调节行驶速度，根据检测到的实际速度，自动调节轮椅加减速过程的加速度，使得轮椅加减速过程平稳)，对电机进行适应性调节，解决由电动轮椅自重带来的推行费力问题。本发明的第二个目的在于公开了一种可推行的电动轮椅的控制方法。
技术方案：一种可推行的电动轮椅，包括：
扶手，设置在电动轮椅的背侧的上部；
主控电路板，与电动轮椅的车身底盘固接，主控电路板焊设有主控单片机，主控单片机根据接收到的模拟电压信号值，给电机驱动器发送相应的PWM值和正/反转信号,主控单片机根据接收到的陀螺仪传感器数据，判断电动轮椅所处的行驶状态，并根据行驶状态调节电动轮椅的行驶速度；
后退/前进操作转轴,分别与所述扶手的两端枢轴连接，后退/前进操作转轴与扶手的两端的连接处各设有一霍尔传感器，霍尔传感器的输出端与所述主控单片机的输入端相连，用于将后退/前进操作转轴的旋转角度转换成模拟电压信号并将该模拟电压信号通过导线输出给主控单片机；
左/右转按键，对称布设于扶手的两侧，左/右转按键分别与主控单片机的I/O管脚相连，用于将左/右转按键的开关信号转换成电压信号并将该电压信号通过导线输出给主控单片机；
陀螺仪传感器，焊设在主控电路板上，陀螺仪传感器的输出端与所述主控单片机的输入端相连，用于实时检测电动轮椅自身平衡状态；
电机驱动器，其输入端与所述主控单片机的输出端相连，用于接收主控单片机发出的PWM值和正/反转信号，并根据收到的PWM值传输出相应的电机驱动电压，根据正/反转信号切换电机转向；
左/右电机，其输入端分别与所述电机驱动器的输出端相连；
左/右主动轮，设于电动轮椅的底部前侧的两端，分别与左/右电机的输出轴传动连接。
进一步地，电动轮椅自身平衡状态包括电动轮椅与水平面的倾斜角、电动轮椅的行驶速度及加速度。
进一步地，所述电动轮椅所处的行驶状态包括上坡状态、下坡状态和平路状态。
进一步地，电动轮椅的底部后侧的两端分别设有左/右从动轮。
一种可推行的电动轮椅的控制方法，包括：
(1)、霍尔传感器检测旋转左/右操作转轴的旋转幅度，并将其转换成模拟电压信号发送给主控单片机；
(2)、陀螺仪传感器实时检测轮椅行驶的速度及车身倾斜角度，并将其转换成数字信息实时发送给主控单片机；
(3)、主控单片机根据接收到的模拟电压信号、陀螺仪传感器的数字信号调整驱动电机的PWM值，实现轮椅自动助力功能；
(4)、推行过程中，按动扶手左侧处的左转按键时，与之相连的主控单片机的I/O管脚由低电平变成高电平，单片机向电机驱动器输出不同的PWM值和正/反转开关信息，实现电动轮椅向左转弯的功能，按动扶手右侧的右转按键时，与之相连的主控单片机的I/O管脚由低电平变成高电平，单片机向电机驱动器输出不同的PWM值和正/反转开关信息，实现电动轮椅向右转弯的功能。
有益效果：本发明公开的一种可推行的电动轮椅及其控制方法具有以下有益效果：
1.手推时可调节轮椅行驶速度；
2.上下坡时不需要人力推拉；
3.加减速平稳。
附图说明
图1为本发明公开的一种可推行的电动轮椅手推时的控制流程示意图；
图2为本发明公开的一种自动助力的手推轮椅的立体示意图；
其中：
1-左转按键 2-右转按键
3-后退操作转轴 4-前进操作转轴
5-扶手 6-陀螺仪传感器
7-电机驱动器 8-主控电路板
9-左电机 10-右电机
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式详细说明。
如图1和2所示，一种可推行的电动轮椅，包括：
扶手5，设置在电动轮椅的背侧的上部；
主控电路板8，与电动轮椅的车身底盘固接，主控电路板8焊设有主控单片机，主控单片机根据接收到的模拟电压信号值，给电机驱动器发送相应的PWM值和正/反转信号,主控单片机根据接收到的陀螺仪传感器数据，判断电动轮椅所处的行驶状态，并根据行驶状态调节电动轮椅的行驶速度；
后退/前进操作转轴3/4,分别与扶手5的两端枢轴连接，后退/前进操作转轴3/4与扶手5的两端的连接处各设有一霍尔传感器，霍尔传感器的输出端与主控单片机的输入端相连，用于将后退/前进操作转轴3/4的旋转角度转换成模拟电压信号并将该模拟电压信号通过导线输出给主控单片机；
左/右转按键1/2，对称布设于扶手5的两侧，左/右转按键1/2分别与主控单片机的I/O管脚相连，用于将左/右转按键1/2的开关信号转换成电压信号并将该电压信号通过导线输出给主控单片机；
陀螺仪传感器6，焊设在主控电路板8上(因为在图2中看不到陀螺仪传感器6，因此用附图标记8(6)表示陀螺仪传感器6焊设在主控电路板8上)，陀螺仪传感器6的输出端与主控单片机的输入端相连，用于实时检测电动轮椅自身平衡状态；
电机驱动器7，其输入端与主控单片机的输出端相连，用于接收主控单片机发出的PWM值和正/反转信号，并根据收到的PWM值传输出相应的电机驱动电压，根据正/反转信号切换电机转向；
左/右电机9/10，其输入端分别与电机驱动器7的输出端相连；
左/右主动轮，设于电动轮椅的底部前侧的两端，分别与左/右电机9/10的输出轴传动连接。
进一步地，电动轮椅自身平衡状态包括电动轮椅与水平面的倾斜角、电动轮椅的行驶速度及加速度。
进一步地，电动轮椅所处的行驶状态包括上坡状态、下坡状态和平路状态。
进一步地，电动轮椅的底部后侧的两端分别设有左/右从动轮。
一种可推行的电动轮椅的控制方法，包括：
(1)、霍尔传感器检测旋转左/右操作转轴的旋转幅度，并将其转换成模拟电压信号发送给主控单片机；
(2)、陀螺仪传感器实时检测轮椅行驶的速度及车身倾斜角度，并将其转换成数字信息实时发送给主控单片机；
(3)、主控单片机根据接收到的模拟电压信号、陀螺仪传感器的数字信号调整驱动电机的PWM值，实现轮椅自动助力功能；
(4)、推行过程中，按动扶手左侧处的左转按键时，与之相连的主控单片机的I/O管脚由低电平变成高电平，单片机向电机驱动器输出不同的PWM值和正/反转开关信息，实现电动轮椅向左转弯的功能，按动扶手右侧的右转按键时，与之相连的主控单片机的I/O管脚由低电平变成高电平，单片机向电机驱动器输出不同的PWM值和正/反转开关信息，实现电动轮椅向右转弯的功能。
上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (4)

1.一种可推行的电动轮椅，其特征在于，包括：
扶手，设置在电动轮椅的背侧的上部；
主控电路板，与电动轮椅的车身底盘固接，主控电路板焊设有主控单片机，主控单片机根据接收到的模拟电压信号值，给电机驱动器发送相应的PWM值和正/反转信号,主控单片机根据接收到的陀螺仪传感器数据，判断电动轮椅所处的行驶状态，并根据行驶状态调节电动轮椅的行驶速度；
后退/前进操作转轴,分别与所述扶手的两端枢轴连接，后退/前进操作转轴与扶手的两端的连接处各设有一霍尔传感器，霍尔传感器的输出端与所述主控单片机的输入端相连，用于将后退/前进操作转轴的旋转角度转换成模拟电压信号并将该模拟电压信号通过导线输出给主控单片机；
左/右转按键，对称布设于扶手的两侧，左/右转按键分别与主控单片机的I/O管脚相连，用于将左/右转按键的开关信号转换成电压信号并将该电压信号通过导线输出给主控单片机；
陀螺仪传感器，焊设在主控电路板上，陀螺仪传感器的输出端与所述主控单片机的输入端相连，用于实时检测电动轮椅自身平衡状态；
电机驱动器，其输入端与所述主控单片机的输出端相连，用于接收主控单片机发出的PWM值和正/反转信号，并根据收到的PWM值传输出相应的电机驱动电压，根据正/反转信号切换电机转向；
左/右电机，其输入端分别与所述电机驱动器的输出端相连；
左/右主动轮，设于电动轮椅的底部前侧的两端，分别与左/右电机的输出轴传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种可推行的电动轮椅，其特征在于，电动轮椅自身平衡状态包括电动轮椅与水平面的倾斜角、电动轮椅的行驶速度及加速度。
3.根据权利要求1所述的一种可推行的电动轮椅，其特征在于，所述电动轮椅所处的行驶状态包括上坡状态、下坡状态和平路状态。
4.根据权利要求1所述的一种可推行的电动轮椅，其特征在于，电动轮椅的底部后侧的两端分别设有左/右从动轮。
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