CN109481170A - 一种轮椅控制系统、方法及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种轮椅及其控制方法和系统。所述轮椅包括智能交互设备和轮椅控制器；所述智能交互设备用于接收用户的操作信号和/或者接收外部的环境信号，将接收的所述信号通过操作系统运行的控制程序处理后产生控制信号并发送给轮椅控制器；所述轮椅控制器用于接收智能交互设备发出的控制信号，并根据控制信号控制轮椅的动作。

Description

一种轮椅控制系统、方法及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及一种轮椅控制系统及其控制方法。具体的，涉及一种轮椅以及控制轮椅动作的方法。
背景技术
在日常生活中，能够移动的智能设备例如清扫机器人、智能平衡轮等越来越常见。另一方面，随着人们对服务需求的快速扩张，人们期望可以更方便和智能地控制轮椅，尤其是能够实现更多操作功能的轮椅。
发明内容
为实现更多复杂功能，使轮椅更加智能化，本申请采用智能交互设备与轮椅建立连接；并通过智能交互设备的交互界面使用户可以控制轮椅的动作。
为达到上述目的，本申请提供的技术方案如下：
本申请披露了一种轮椅，包括智能交互设备和轮椅控制器；所述智能交互设备用于接收用户的操作信号和/或者接收外部的环境信号，将接收的所述信号通过操作系统运行的控制程序处理后产生控制信号并发送给轮椅控制器；所述轮椅控制器用于接收智能交互设备发出的控制信号，并根据控制信号控制轮椅的动作。
可选的，所述外部环境信号由传感器组件探测并发送给所述智能交互设备，所述传感器组件包括定位传感器、红外传感器、超声波传感器组和/或摄像头组中的一个或多个的组合，所述摄像头组包括一个前置摄像头和一个后置摄像头。
可选的，所述传感器组件中的至少一个被配置在所述智能交互设备中。
可选的，所述智能交互设备包括交互界面，所述交互界面被配置为显示智能交互设备处理后的外部环境信号，所述处理后的外部环境信号包括超声图像、红外图像和/或拍摄图像中的一种或多种。
本申请另一方面提出了一种轮椅控制方法，其具体包括以下的步骤：S1.智能交互设备获取用户的操作信号和/或者接收外部的环境信号，将接收的所述信号通过操作系统运行的控制程序处理后产生控制信号并发送给轮椅控制器；S2.轮椅控制器接收智能交互设备发出的控制信号，并根据控制信号的内容控制轮椅的动作。
可选的，所述智能交互设备通过有线或无线的方式与轮椅控制器进行数据通信，所述无线通信采用蓝牙通讯协议和消息队列遥测传输通讯协议进行双通道信息传输。
可选的，所述用户的操作信号由用户操作智能交互设备产生，所述用户操作智能交互设备包括用户与智能交互设备建立连接，用户通过用户设备扫描智能交互设备上生成的二维码建立连接，或用户设备生成二维码供智能交互设备扫描建立连接。
本申请另一方面提出了一种轮椅控制系统，所述系统包括控制信号生成模块和轮椅控制模块；所述控制信号生成模块基于智能交互设备获取的用户操作信号和/或者接收的外部的环境信号生成控制信号；轮椅控制模块用于接收所述控制信号生成模块产生的控制信号，并根据控制信号控制轮椅的动作。
与现有技术相比，本申请的有益效果表现如下：
一、智能交互设备与轮椅建立连接，能够使用户更方便智能地控制轮椅；
二、智能交互设备与轮椅底层控制器连接，能够直接有效地控制轮椅的动作；
三、智能交互设备与轮椅的传感器组件连接，能够更方便地获取周围环境
信号。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
图1是根据本申请的一些实施例所示的智能轮椅服务系统示意图；
图2是根据本申请的一些实施例所示的轮椅示意图；以及
图3是根据本申请的一些实施例所示的传感器组件示意图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，通过示例阐述了本申请的许多具体细节，以便提供对相关披露的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来讲，本申请显而易见的可以在没有这些细节的情况下实施。应当理解的是，本申请中使用“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”术语，是用于区分在顺序排列中不同级别的不同部件、元件、部分或组件的一种方法。然而，如果其他表达式可以实现相同的目的，这些术语可以被其他表达式替换。
应当理解的是，当设备、单元或模块被称为“在……上”、“连接到”或“耦合到”另一设备、单元或模块时，其可以直接在另一设备、单元或模块上，连接或耦合到或与其他设备、单元或模块通信，或者可以存在中间设备、单元或模块，除非上下文明确提示例外情形。例如，本申请所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列条目的任何一个和所有组合。
本申请所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本申请范围。如本申请说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，而该类表述并不构成一个排它性的罗列，其他特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件也可以包含在内。
参看下面的说明以及附图，本申请的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本申请的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。
此外，本申请仅描述了与轮椅相关的系统及方法，可以理解的是，本申请中的描述仅仅是一个实施例。该轮椅控制系统或方法也可以应用到除轮椅以外的其他任何类型的智能设备或汽车中。例如，轮椅控制系统或方法可以应用于不同的智能设备系统中，这些智能设备系统包括摆轮、无人地面车辆(UGV)、轮椅等中的一种或者任意几种组合。轮椅控制系统还可以应用到包括应用管理和/或分发的任何智能系统，例如用于发送和/或接收快递，以及将人员或货物运载到某些位置的系统。
本申请的术语“轮椅”、“智能轮椅”、“智能设备”可互换地用于指代可移动和自动操作的装置、设备或工具。本申请中的术语“用户设备”可以指可以用于请求服务、订购服务或促进服务的提供的工具。本申请中的术语“移动终端”可以指可由用户使用以控制智能轮椅的工具或接口。
本申请中使用的定位技术包括全球定位系统(GPS)技术、全球导航卫星系统(GLONASS)技术、罗盘导航系统(COMPASS)技术、伽利略定位系统(Galileo)技术、准天顶卫星系统(QZSS)技术、北斗卫星定位系统(BDS)技术、无线保真(WiFi)定位技术等中的一种或者任意几种组合。上述定位技术中的一种或多种可以在本申请中可互换地使用。
本申请中使用了多种结构图用来说明根据本申请的实施例的各种变形。应当理解的是，前面或下面的结构并不是用来限定本申请。本申请的保护范围以权利要求为准。
本申请描述了作为示例性系统的智能轮椅服务系统100。本申请的方法和系统旨在基于，例如由轮椅探测的信息，控制轮椅的运动。所获得的信息可以由位于轮椅中的传感器组件采集。
根据本申请的一些实施例，图1所示的是智能轮椅服务系统示意图。智能轮椅服务系统100可以包括轮椅110、网络120、用户设备130和服务器140。用户可以通过网络120使用户设备130与轮椅建立连接。所述用户设备130和轮椅建立连接可以是为了识别用户身份。在一些实施例中，所述建立连接可以是通过扫描二维码建立。例如，用户设备130生成二维码，轮椅上的智能交互设备扫描该二维码并通过网络120识别该二维码以建立连接。又例如，轮椅上的智能交互设备生成二维码，用户设备扫描该二维码并通过网络120识别该二维码以建立连接。
在一些实施例中，为方便管理，轮椅110和用户设备130可以建立通信以识别使用轮椅的用户。轮椅110和用户设备130之间的通信可以是有线或无线的。在一些实施例中，当轮椅110与用户设备130无线连接时，用户设备130通过扫描轮椅上的智能交互设备产生的二维码与轮椅110建立连接，或者轮椅110上的智能交互设备通过扫描用户设备130上生成的二维码建立连接。在一些实施例中，用户设备130与轮椅间的连接可以通过其他方式建立，例如图形登录或其他任何自定义的登录方式。在一些实施例中，当轮椅110与用户设备130有线连接时，可以通过串口进行连接，例如通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)。
网络120可以是单个网络或不同网络的组合。例如，网络120可以是局域网(LAN)、广域网(WAN)、公共网络、专用网络、无线局域网(WLAN)、虚拟网络、城域网(MAN)、公共电话交换网络(PSTN)或其任意组合。例如，轮椅110可以经由蓝牙与用户设备130和服务器140通信。网络120还可以包括各种网络接入点。例如，诸如基站或因特网交换点的有线或无线接入点可以包括在网络120中。轮椅110可以直接或经由网络120访问存储在服务器140中的信息。
可连接到网络120的用户设备130可以是移动设备130-1、平板电脑130-2、笔记本电脑130-3、内置设备130-4等中的一种或者其任意几种组合。在一些实施例中，移动设备130-1可以包括可穿戴设备、智能移动设备，虚拟现实设备、增强现实设备等中的一种或其任意几种组合。在一些实施例中，用户可以通过可穿戴设备控制轮椅110，可穿戴设备可以包括智能手环、智能鞋袜、智能玻璃眼镜、智能头盔、智能手表、智能服装、智能背包、智能配件等中的一种或者其任意几种组合。在一些实施例中，智能移动设备可以包括智能电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备，销售点(POS)设备等中的一种或者其任意几种组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实玻璃眼镜、虚拟现实贴片、增强现实头盔、增强现实玻璃、增强现实贴片眼罩等中的一种或者任意几种组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括Google Glass，OculusRift，HoloLens，Gear VR等。在一些实施例中，内置设备130-4可以包括车载电脑、车载电视等。
服务器140可以存储用户和轮椅的数据。在一些实施例中，可以存在与服务器140无线连接的多个用户设备。服务器140存储用户130和轮椅110的相关数据。例如，行驶路程、行驶距离、常去地点等。在一些实施例中，服务器140中存储实时地图。用户在使用轮椅时可以从服务器140上下载最新实时地图。在一些实施例中，用户在使用轮椅时，可以基于服务器140提供的地图进行导航。例如，在室外时，轮椅上的定位传感器获取用户位置信息，基于地图进行导航。又例如，在室内时，应用超宽带(Ultra-wide Bandwidth，UWB)技术实现室内定位与自主导航。
在一些实施例中，服务器140可以获取未在使用的轮椅的位置信息。用户可通过用户设备130根据服务器140提供的未在使用的轮椅位置信息确定附近范围内的可用轮椅。在一些实施例中，轮椅上包含两个蓝牙模块，两个蓝牙模块的距离已知，当用户需要走到一个较近的可用轮椅时，可以通过用户设备130上的蓝牙模块和轮椅上的两个蓝牙模块实现三点定位，基于三点定位原理确定用户与轮椅间的距离。在一些实施例中，所述距离的计算过程可以由服务器140或轮椅上的智能交互设备完成。
应当注意，上述轮椅服务系统100仅仅为了描述该系统的特定实施例的一个示例，而非限制本披露范围。
根据本申请的一些实施例，图2是根据本申请的一些实施例所示的轮椅示意图。轮椅110包括轮椅控制器210和智能交互设备220。
轮椅控制器210可以是轮椅的下位机，智能交互设备220可以是轮椅的上位机，即智能交互设备基于用户在交互界面的操作或基于采集的环境信号生成控制信号，轮椅控制器210执行上位机智能交互设备220的控制信号，控制轮椅的动作，例如，转向，前进，加速等。
在一些实施例中，智能交互设备220与轮椅控制器210可以通过有线或无线的方式与轮椅控制器进行数据通信，所述无线通信采用蓝牙通讯协议和消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport，MQTT)通讯协议进行双通道信息传输。
在一些实施例中，智能交互设备220可以是平板电脑。具体地，智能交互设备220可以是采用cortex-A核arm处理器的平板电脑。所述智能交互设备220的操作系统上安装有定制的控制程序。在一些实施例中，所述控制程序为安卓应用程序(application，APP)。用户设备130与智能交互设备220建立连接后，用户可通过智能交互设备上的APP操控轮椅。在一些实施例中，智能交互设备220还可以与轮椅上的传感器组件建立连接。
在一些实施例中，所述智能交互设备220包括一个交互界面。在一些实施例中，所述交互界面为触摸屏。所述智能交互设备上安装的控制程序可以在交互界面上生成虚拟按键，所述虚拟按键可以主动触发紧急呼叫。在一些实施例中，所述智能交互设备220包括实体按键，所述实体按键也可以触发紧急呼叫。在一些实施例中，服务器140检测到某些特定的用户的危险操作时，也可触发紧急呼叫。
图3是根据本申请的一些实施例所示的传感器组件示意图。传感器组件用于探测环境信号，例如位置、距离、图像等。在一些实施例中，传感器组件与智能交互设备220通过有线或无线的方式连接。所述无线通信采用蓝牙通讯协议和MQTT通讯协议进行双通道信息传输。如图所示，传感器组件包括定位传感器310、红外传感器320、超声波传感器组330和摄像头组340。在一些实施例中，所述传感器组件中的至少一个可以被配置在智能交互设备220中。例如，可以通过智能交互设备220中的定位传感器探测定位信息。又例如，可以利用智能交互设备220中的摄像头实现图像信息采集。
定位传感器310被配置为获取轮椅的位置信息。在一些实施例中，定位传感器可以基于任何定位技术获得。例如，全球定位系统(GPS)技术、全球导航卫星系统(GLONASS)技术、罗盘导航系统(COMPASS)技术、伽利略定位系统(Galileo)技术、准天顶卫星系统(QZSS)技术、北斗卫星定位系统(BDS)技术、无线保真(WiFi)定位技术等中的一种或者任意几种组合。
红外传感器320设置在轮椅的周围，红外传感器320探测红外探测器到地面的距离。所述距离信号被智能交互设备220使用模拟-数字或数字-模拟(AD/DA)的方式读取。智能交互设备将读取的距离信号进行处理并显示在智能交互界面上显示。所述处理后的距离信号为可视化的红外图像。智能交互设备220基于实时探测的红外图像，控制轮椅，防止跌落，实现安全驾驶。
超声波传感器组330被配置为获取轮椅周围的超声信号。在一些实施例中，所述超声波传感器组330包括一个或多个超声波传感器。在一些实施例中，所述超声波传感器为收发一体式传感器。特别地，所述超声波传感器组330包括12个40kHz超声波传感器。所述12个40kHz超声波传感器能够覆盖轮椅的四周。在一些实施例中，超声波传感器组330将探测到的超声波信号发送到智能交互设备220中。智能交互设备220通过处理将接收到的超声信号可视化并将其在交互界面上显示。
摄像头组340包括一个前置摄像头和一个后置摄像头，所述前置摄像头可以拍摄路面信息，并将路面信息发送给智能交互设备220。智能交互设备220将接收到的路面信息进行实时显示。在一些实施例中，所述前置摄像头可用于拍摄用户图像以进行人脸识别或姿势解锁等操作。在一些实施例中，所述前置摄像头可以使用户与他人进行视频通话等。所述后置摄像头可以用于扫描用户设备上生成的二维码以识别用户身份。
在一些实施例中，所述轮椅110的座椅上还包括多点压力传感器，所出多点压力传感器可以用于检测并判断是否有人乘坐轮椅。
在一些实施例中，用户可通过智能交互设备上的控制程序实现更多的功能。例如，地理围栏功能。基于用户当前的位置信息，可在轮椅上的交互界面上显示的地图上设置轮椅活动区域。轮椅在区域内自由活动，当轮椅到达围栏边界时或越过围栏边界时服务器140会通过交互界面进行提示或警报。又例如，状态管理功能。智能交互设备基于连接的传感器采集的数据，通过控制程序计算出轮椅剩余电量、运动速度、轮椅剩余可行驶里程数等信息，并显示在交互界面上。还例如，路径规划功能、远程召回功能。在一些实施例中，当用户使用完轮椅后，需要轮椅自动回到较热门区域或指定区域，智能交互设备220可以基于当前位置和指定区域的位置规划路径，并自行回到指定区域。在一些实施例中，所述指定区域包括充电桩。当智能交互设备探测出轮椅剩余电量和剩余可行驶里程数不足时，自行回到充电桩充电。
本申请还包括一种轮椅控制方法，该方法包括S1.智能交互设备获取用户的操作信号和/或者接收外部的环境信号，将接收的所述信号通过操作系统运行的控制程序处理后产生控制信号并发送给轮椅控制器；S2.轮椅控制器接收智能交互设备发出的控制信号，并根据控制信号的内容控制轮椅的动作。在一些实施例中，所述智能交互设备通过有线或无线的方式与轮椅控制器进行数据通信，所述无线通信采用蓝牙通讯协议和消息队列遥测传输通讯协议进行双通道信息传输。在一些实施例中，用户的操作信号由用户操作智能交互设备产生，所述用户操作智能交互设备包括用户与智能交互设备建立连接，用户通过用户设备扫描智能交互设备上生成的二维码建立连接，或用户设备生成二维码供智能交互设备扫描建立连接。
在一些实施例中，所述轮椅控制方法可以通过计算机可读媒质中存储的程序或代码实现。
以上所述仅为本申请的优选实施而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轮椅，其特征在于，包括智能交互设备和轮椅控制器；所述智能交互设备用于接收用户的操作信号和/或者接收外部的环境信号，将接收的所述信号通过操作系统运行的控制程序处理后产生控制信号并发送给轮椅控制器；所述轮椅控制器用于接收智能交互设备发出的控制信号，并根据控制信号控制轮椅的动作。
2.根据权利要求1所述的轮椅，所述外部环境信号由传感器组件探测并发送给所述智能交互设备，所述传感器组件包括定位传感器、红外传感器、超声波传感器组和/或摄像头组中的一个或多个的组合，所述摄像头组包括一个前置摄像头和一个后置摄像头。
3.根据权利要求2所述的轮椅，所述传感器组件中的至少一个被配置在所述智能交互设备中。
4.根据权利要求2所述的轮椅，所述智能交互设备包括交互界面，所述交互界面被配置为显示智能交互设备处理后的外部环境信号，所述处理后的外部环境信号包括超声图像、红外图像和/或拍摄图像中的一种或多种。
5.一种轮椅控制方法，其具体包括以下的步骤：S1.智能交互设备获取用户的操作信号和/或者接收外部的环境信号，将接收的所述信号通过操作系统运行的控制程序处理后产生控制信号并发送给轮椅控制器；S2.轮椅控制器接收智能交互设备发出的控制信号，并根据控制信号的内容控制轮椅的动作。
6.根据权利要求5所述的轮椅控制方法，所述智能交互设备通过有线或无线的方式与轮椅控制器进行数据通信，所述无线通信采用蓝牙通讯协议和消息队列遥测传输通讯协议进行双通道信息传输。
7.根据权利要求5所述的轮椅控制方法，用户的操作信号由用户操作智能交互设备产生，所述用户操作智能交互设备包括用户与智能交互设备建立连接，用户通过用户设备扫描智能交互设备上生成的二维码建立连接，或用户设备生成二维码供智能交互设备扫描建立连接。
8.一种轮椅控制系统，其特征在于，所述系统包括控制信号生成模块和轮椅控制模块；所述控制信号生成模块基于智能交互设备获取的用户操作信号和/或者接收的外部的环境信号生成控制信号；轮椅控制模块用于接收所述控制信号生成模块产生的控制信号，并根据控制信号控制轮椅的动作。
9.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被计算机读取后执行如权利要求5-7任一所述的轮椅控制方法。
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