CN110646217A - 一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法、系统和可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法、系统和可读存储介质，所述方法包括：获取爬楼轮椅的当前状态值；计算所述当前状态值变化量；判断所述状态值变化量与竖直方向夹角是否等于预设的角度阈值；若不等于所述预设角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态。本发明通过对轮椅的运行状态值变化量进行判断，检测出轮椅状态，判别条件设置更加科学，根据预设的上角度阈值和下角度阈值使得检测更加准确。

Description

一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法、系统和可读存储介质
技术领域
本发明涉及传感器检测领域，更具体的，涉及一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法、系统和可读存储介质。
背景技术
随着老龄化社会到来和残疾人数量的增加，以及越来越多的天桥，公园的台阶，小区上下楼等，使得老年人及残疾人对辅助代步工具的需求日益增多，轮椅在老年人及残疾人的生活中发挥的作用越来越重要，轮椅成为他们的唯一出行工具。爬楼梯轮椅是服务机器的一种，它是老年人或肢体伤残者不可缺少的康复和代步工具，借助轮椅老年人和残疾人可以方便出行并进行身体锻炼。
当前爬楼轮椅的种类繁多，包括有：履带式、Y型轮式、五叶轮式等传统的爬楼轮椅其上楼与下楼的状态切换与状态控制主要依靠人的操作来进行，随着科技的发展，智能时代的到来，基于自动控制的爬楼轮椅成为人们新的需求，轮椅的自动的控制核心是轮椅的状态检测，现有的检测方法复杂，检测精确度差，难以适应精准自动控制的要求，如何精准的判断轮椅的上下楼状态，从而更好的控制轮椅状态，以提供更舒服的坐乘体验是亟需解决的问题。
发明内容
为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法、系统和可读存储介质。
为了解决上述的技术问题，本发明第一方面公开了一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法，包括：
获取爬楼轮椅的当前状态值；
计算所述当前状态值变化量；
判断所述状态值变化量与竖直方向夹角是否等于预设的角度阈值；
若不等于所述预设角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态。
本方案中，所述角度阈值包括上角度阈值和下角度阈值，所述上角度阈值记为αh，所述下角度阈值记为αl。
本方案中，当所述状态值变化量与竖直方向夹角为锐角时，将所述状态值变化量与竖直方向夹角与下角度阈值αl比较，当所述状态值变化量与竖直方向夹角为钝角时，将所述状态值变化量与竖直方向夹角与上角度阈值αh比较。
本方案中，所述非水平运行状态包括：将要上楼状态和将要下楼状态。
本方案中，判断所述状态值变化量与竖直方向夹角是否等于预设的角度阈值；若不等于所述预设角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态，具体为：获取所述爬楼轮椅重心位置；
计算所述当前重心位置的变化量，即求取当前重心的位移；
判断所述重心位置变化量与竖直方向的夹角是否等于预设的角度阈值；
若不等于预设的角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态。
本方案中，若所述重心位置变化量与竖直方向的夹角不等于预设的角度阈值，爬楼轮椅为非水平运行状态，具体为：
若所述重心位置变化量与竖直方向的夹角大于上角度阈值，则爬楼轮椅为将要上楼状态；
若所述重心位置变化量与竖直方向的夹角小于下角度阈值，则爬楼轮椅为将要下楼状态；
本发明第二方面公开了一种爬楼轮椅爬楼状态检测系统，包括存储器和处理器，所述存储器中包括爬楼轮椅爬楼状态检测方法程序，所述爬楼轮椅爬楼状态检测方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
获取爬楼轮椅的当前状态值；
计算所述当前状态值变化量；
判断所述状态值变化量与竖直方向夹角是否等于预设的角度阈值；
若不等于所述预设角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态。
本方案中，所述角度阈值包括上角度阈值和下角度阈值，所述上角度阈值记为αh，所述下角度阈值记为αl。
本方案中，当所述状态值变化量与竖直方向夹角为锐角时，将所述状态值变化量与竖直方向夹角与下角度阈值αl比较，当所述状态值变化量与竖直方向夹角为钝角时，将所述状态值变化量与竖直方向夹角与上角度阈值αh比较。
本发明第三方面公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括爬楼轮椅爬楼状态检测方法程序，所述爬楼轮椅爬楼状态检测方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法的步骤。
本发明公开的一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法、系统和可读存储介质，通过对爬楼轮椅的运行状态值变化量进行判断，检测出爬楼轮椅状态，判别条件设置更加科学，根据预设的上角度阈值和下角度阈值使得检测更加准确。
附图说明
图1示出了本发明的爬楼轮椅结构示意图；
图2示出了本发明一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法流程图；
图3示出了本发明一种爬楼轮椅爬楼状态检测系统的框图；
图4示出了本发明实施例一的示意图；
图5示出了本发明实施例二的示意图。
具体实施方法
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明的方法主要适用于那些在运动中会发生竖直方向状态改变的装置，比如全自动爬楼机，爬楼轮椅，爬楼搬运机器人等。当然，本发明并不限制装置的种类，任何采用本发明的技术方案都将落入本发明保护范围内。
图1示出了本发明的爬楼轮椅结构示意图。
如图1所示，图1示出了爬楼轮椅A，其包含可变形座椅1和座椅水平调整机构2，可调整跨距车架3，轮椅前轮总成4，轮椅后轮总成5。需要说明的是，其中所述轮椅前轮总成4，轮椅后轮总成5中可包含有处理器，用于控制和处理信号数据；还包含有传感器，用于检测爬楼轮椅的各项参数，例如，速度、加速度、水平位置、坐标位置、距离水平面高度位置等，还包括有伺服电机，用于接收处理器的控制指令，通过伺服电机传动调整轮椅的结构状态。本发明只是为了更清楚的描述本发明的技术方案，并不限定本发明保护方法仅仅能应用在爬楼轮椅中，任何采用本发明的技术方案都将落入本发明保护范围中。
图2示出了本发明一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法流程图。
如图2所示，本发明第一方面公开了一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法，包括：
S102获取爬楼轮椅的当前状态值；
S104计算所述当前状态值变化量；
S106判断所述状态值变化量与竖直方向夹角是否等于预设的角度阈值；
S108若不等于所述预设角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态。
需要说明的是，所述的爬楼轮椅可以为爬楼机器人或者其他的机器。所述爬楼轮椅中具备传感器，可以采集对应的爬楼轮椅的状态值，例如速度、加速度、水平位置、坐标位置、距离水平面高度位置等信息。通过传感器获取的当前爬楼轮椅状态值，发送至机身中的处理器，并且由处理器计算当前状态值的变化率，其中可以通过下述公式计算：
状态值的变化率＝(当前状态值-预设时间前的状态值)/预设时间
预设时间为技术人员提前预设的，例如，设置0.5s，00ms等；或者是爬楼轮椅在运行过程中自动更新的，判断爬楼轮椅处于哪种运行状态，根据所述运行状态进行动态更新所述预设时间。
需要说明的是，本实施例中获取的状态值为爬楼轮椅的重心位置，也可以获取爬楼轮椅前轮的重心位置，在物理学中，位置的变化量为位移，位移位矢量包括大小和方向，在本方法中仅需方向作为指标，同时需要说明的是，当状态值为重心位置时，此时无需计算位置变化量对时间变化率，仅根据两个时刻的位置求取变化量即可获得位移的方向。
在计算了状态值变化量之后，将判断是否超过预设的变化量阈值。其中，所述变化量阈值是本领域技术人员根据实际需要设定的，也可以是动态变化的。
需要说明的是，本发明通过状态值的变化量与竖直方向夹角与预设的角度阈值比较，所述角度阈值包括上角度阈值和下角度阈值，所述上角度阈值记为αh，所述下角度阈值记为αl。
在爬楼轮椅行进的过程中，当所述状态值变化量与竖直方向夹角为锐角时，将所述状态值变化量与竖直方向夹角与下角度阈值αl比较，当所述状态值变化量与竖直方向夹角为钝角时，将所述状态值变化量与竖直方向夹角与上角度阈值αh比较。
当将所述状态值变化量与竖直方向夹角小于下角度阈值αl时，判定爬楼轮椅为将要下楼状态。
当将所述状态值变化量与竖直方向夹角大于上角度阈值αl时，判定爬楼轮椅为将要上楼状态。
在本实施例中下角度阈值设置为85度，上角度阈值设置为95度，所述上下角度预设值可以克服在水平地面不平时，例如有凹坑或凸起的扰动因素。同时也可以根据具体使用环境楼梯的踏步的一个台阶的高度调整角度阈值。
根据本事实施例，判断所述状态值变化量与竖直方向夹角是否等于预设的角度阈值；若不等于所述预设角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态，具体为：
获取所述爬楼轮椅重心位置；
计算所述当前重心位置的变化量，即求取当前重心的位移；
判断所述重心位置变化量与竖直方向的夹角是否等于预设的角度阈值；
若不等于预设的角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态。
若所述重心位置变化量与竖直方向的夹角大于上角度阈值，则爬楼轮椅为将要上楼状态；
若所述重心位置变化量与竖直方向的夹角小于下角度阈值，则爬楼轮椅为将要下楼状态；
需要说明的是，爬楼轮椅状态值优选的是爬楼轮椅的重心位置变化量。
图3示出了本发明一种全自动爬楼轮椅爬楼状态检测系统的框图。
如图3所示，本发明第二方面公开了一种全自动爬楼轮椅爬楼状态检测系统，包括存储器31和处理器32，所述存储器中包括全自动爬楼轮椅爬楼状态检测方法程序，所述全自动爬楼轮椅爬楼状态检测方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
获取爬楼轮椅的当前状态值；
计算所述当前状态值变化量；
判断所述状态值变化量与竖直方向夹角是否等于预设的角度阈值；
若不等于所述预设角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态。
需要说明的是，所述的爬楼轮椅可以为爬楼机器人或者其他的机器。机所述爬楼轮椅中具备传感器，可以采集对应的爬楼轮椅的状态值，例如速度、加速度、水平位置、坐标位置、距离水平面高度位置等信息。通过传感器获取的当前爬楼轮椅状态值，发送至机身中的处理器，并且由处理器计算当前状态值的变化率，其中可以通过下述公式计算：
状态值的变化率＝(当前状态值-预设时间前的状态值)/预设时间
预设时间为技术人员提前预设的，例如，设置0.5s，00ms等；或者是爬楼轮椅在运行过程中自动更新的，判断爬楼轮椅处于哪种运行状态，根据所述运行状态进行动态更新所述预设时间。
需要说明的是，本实施例中获取的状态值为爬楼轮椅的重心位置，也可以获取爬楼轮椅前轮的重心位置，在物理学中，位置的变化量为位移，位移位矢量包括大小和方向，在本方法中仅需方向作为指标，同时需要说明的是，当状态值为重心位置时，此时无需计算位置变化量对时间变化率，仅根据两个时刻的位置求取变化量即可获得位移的方向。
在计算了状态值变化量之后，将判断是否超过预设的变化量阈值。其中，所述变化量阈值是本领域技术人员根据实际需要设定的，也可以是动态变化的。
需要说明的是，本发明通过状态值的变化量与竖直方向夹角与预设的角度阈值比较，所述角度阈值包括上角度阈值和下角度阈值，所述上角度阈值记为αh，所述下角度阈值记为αl。
在爬楼轮椅行进的过程中，当所述状态值变化量与竖直方向夹角为锐角时，将所述状态值变化量与竖直方向夹角与下角度阈值αl比较，当所述状态值变化量与竖直方向夹角为钝角时，将所述状态值变化量与竖直方向夹角与上角度阈值αh比较。
当将所述状态值变化量与竖直方向夹角小于下角度阈值αl时，判定爬楼轮椅为将要下楼状态。
当将所述状态值变化量与竖直方向夹角大于上角度阈值αl时，判定爬楼轮椅为将要上楼状态。
在本实施例中下角度阈值设置为85度，上角度阈值设置为95度，所述上下角度预设值可以克服在水平地面不平时，例如有凹坑或凸起的扰动因素。同时也可以根据具体使用环境楼梯的踏步的一个台阶的高度调整角度阈值。
根据本事实施例，判断所述状态值变化量与竖直方向夹角是否等于预设的角度阈值；若不等于所述预设角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态，具体为：
获取所述爬楼轮椅重心位置；
计算所述当前重心位置的变化量，即求取当前重心的位移；
判断所述重心位置变化量与竖直方向的夹角是否等于预设的角度阈值；
若不等于预设的角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态。
若所述重心位置变化量与竖直方向的夹角大于上角度阈值，则爬楼轮椅为将要上楼状态；
若所述重心位置变化量与竖直方向的夹角小于下角度阈值，则爬楼轮椅为将要下楼状态；
需要说明的是，爬楼轮椅状态值优选的是爬楼轮椅的重心位置变化量。
本发明第三方面公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括爬楼轮椅爬楼状态检测方法程序，所述爬楼轮椅爬楼状态检测方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法的步骤。
为了更好的解释本发明的技术方案，下面将通过几个实施例进行详细说明对舵机保护的具体步骤。
实施例一
图4示出了本发明实施例一的示意图。
如图4所示，爬楼轮椅从水平行进状态变为将要下楼状态，首先获取爬楼轮椅的重心位置，进而计算出重心位置的变化量，即求出当前重心的位移，由于位移位矢量，可以得到所述位移的方向，如图所示，O点为预设的坐标系原点，利用坐标系可以得到，所述位移与竖直方向的夹角α，根据图可知，此时α不等于90度，则当前爬楼轮椅为非平水平状态，进一步通过比较可得所述夹角小于下角度阈值αl可以得出当前爬楼轮椅为将要下楼状态。
实施例二
图5示出了本发明实施例二的示意图。
爬楼轮椅从水平行进状态变为将要上楼状态，首先获取爬楼轮椅的重心位置，进而计算出重心位置的变化量，即求出当前重心的位移，由于位移位矢量，可以得到所述位移的方向，如图所示，O点为预设的坐标系原点，利用坐标系可以得到，所述位移与竖直方向的夹角α，根据图可知，此时α不等于90度，则当前爬楼轮椅为非平水平状态，进一步通过比较可得所述夹角大于上角度阈值αh可以得出当前爬楼轮椅为将要上楼状态。
本发明公开的一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法、系统和可读存储介质，通过对轮椅的运行状态值变化量进行判断，检测出轮椅状态，判别条件设置更加科学，根据预设的上角度阈值和下角度阈值使得检测更加准确。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法，其特征在于，包括：
获取爬楼轮椅的当前状态值；
计算所述当前状态值变化量；
判断所述状态值变化量与竖直方向夹角是否等于预设的角度阈值；
若不等于所述预设角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态。
2.根据权利要求1所述的一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法，其特征在于，所述角度阈值包括上角度阈值和下角度阈值，所述上角度阈值记为αh，所述下角度阈值记为αl。
3.根据权利要求2所述的一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法，其特征在于，当所述状态值变化量与竖直方向夹角为锐角时，将所述状态值变化量与竖直方向夹角与下角度阈值αl比较，当所述状态值变化量与竖直方向夹角为钝角时，将所述状态值变化量与竖直方向夹角与上角度阈值αh比较。
4.根据权利要求3所述的一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法，其特征在于，所述非水平运行状态包括：将要上楼状态和将要下楼状态。
5.根据权利要求4所述的一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法，其特征在于，判断所述状态值变化量与竖直方向夹角是否等于预设的角度阈值；若不等于所述预设角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态，具体为：
获取所述爬楼轮椅重心位置；
计算所述当前重心位置的变化量，即求取当前重心的位移；
判断所述重心位置变化量与竖直方向的夹角是否等于预设的角度阈值；
若不等于预设的角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态。
6.根据权利要求5所述的一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法，其特征在于，若所述重心位置变化量与竖直方向的夹角不等于预设的角度阈值，爬楼轮椅为非水平运行状态，具体为：
若所述重心位置变化量与竖直方向的夹角大于上角度阈值，则爬楼轮椅为将要上楼状态；
若所述重心位置变化量与竖直方向的夹角小于下角度阈值，则爬楼轮椅为将要下楼状态。
7.一种爬楼轮椅爬楼状态检测系统，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中包括爬楼轮椅爬楼状态检测方法程序，所述爬楼轮椅爬楼状态检测方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
获取爬楼轮椅的当前状态值；
计算所述当前状态值变化量；
判断所述状态值变化量与竖直方向夹角是否等于预设的角度阈值；
若不等于所述预设角度阈值，则爬楼轮椅为非水平运行状态。
8.根据权利要求7所述的一种爬楼轮椅爬楼状态检测系统，其特征在于，所述角度阈值包括上角度阈值和下角度阈值，所述上角度阈值记为αh，所述下角度阈值记为αl。
9.根据权利要求8所述的一种爬楼轮椅爬楼状态检测系统，其特征在于，当所述状态值变化量与竖直方向夹角为锐角时，将所述状态值变化量与竖直方向夹角与下角度阈值αl比较，当所述状态值变化量与竖直方向夹角为钝角时，将所述状态值变化量与竖直方向夹角与上角度阈值αh比较。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中包括机器的一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法程序，所述一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6中任一项所述的一种爬楼轮椅爬楼状态检测方法的步骤。
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