CN110801352A - 智能感知轮椅的操控系统及智能轮椅的控制方法 - Google Patents

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Abstract

智能感知轮椅的操控系统及智能轮椅的控制方法，涉及医疗机械领域，用于解决对轮椅自身信息的采集及控制问题，要点是包括操控器，所述操控器与计算机处理单元相接，所述计算机处理单元包括传感器模块、驱动模块和人机交互模块，所述传感器模块包括内部状态感知模块和外部环境状态感知模块，所述内部状态感知模块通过姿态传感器确定轮椅使用者的姿态信息，所述外部环境状态感知模块分别通过编码器的位移速度和距离获得自定位信息，效果是通过感知模块可以检测到轮椅上使用者的信息和外部环境的信息，进而便于轮椅自行判断前行路线，防止发生碰撞，利于病人多出来散心或者做康复运动，做到医养结合。

Description

智能感知轮椅的操控系统及智能轮椅的控制方法
技术领域
本发明涉及医疗机械领域，特别涉及一种基于智能感知和医养服务的智能轮椅。
背景技术
目前，世界老龄化人口正在加剧，空巢老人日益增多，同时因多种因素造成的残障人士正在逐年递增，如此庞大的残疾人和老年人的理疗和康复问题己成为社会的一个重大热点。随着科技的发展，这些弱势群体渴望走出家门，重新融入社会，智能轮椅的出现，提高了他们的活动自由度，为他们提供了良好的出行。目前的智能轮椅在倾斜地面上行驶时，由其在地面倾斜度大于10°时极易发生侧翻的情况，导致轮椅上的老人或者病人翻倒在地，对人体造成伤害。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于智能感知和医养服务的智能轮椅，可解决对轮椅自身信息的采集及控制问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种智能感知轮椅的操控系统，其特征在于：包括操控器，所述操控器与计算机处理单元相接，所述计算机处理单元包括传感器模块、驱动模块和人机交互模块，所述传感器模块包括内部状态感知模块和外部环境状态感知模块，所述内部状态感知模块通过姿态传感器确定轮椅使用者的姿态信息，所述外部环境状态感知模块分别通过编码器的位移速度和距离获得自定位信息；通过CCD摄像头、超声波传感器和接近开关持续获得周围环境和障碍物的距离信息，操控器与驱动箱电性连接，所述驱动箱通过万向轴与方向轮相连接，所述方向轮与操控器电性连接。
本发明还涉及一种具有所述的操控系统的智能感知轮椅的控制方法，病人或者老人在使用过程中可先根据自己的喜好对轮椅靠背的倾斜度进行调整，使用者通过操控器选择进行手动操控或者电脑自行操控，在前行过程中，在轮椅前行过程中能够通过CCD摄像头、超声波传感器和接近开关对外部的环境进行检测判断，在轮椅自动前行的时候保证轮椅不会发生碰撞。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：通过感知模块可以检测到轮椅上使用者的信息和外部环境的信息，进而便于轮椅自行判断前行路线，防止发生碰撞，利于病人多出来散心或者做康复运动，做到医养结合。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的去除支板和弹簧扣后结构示意图；
图3是本发明的局部结构侧视图；
图4是本发明的智能模块连接示意图；
图中：1、靠背；2、坐垫；3、把手；4、扶手；5、操控器；6、防护板；7、支撑架；8、驱动箱；9、驱动轮；10、方向轮；11、脚架；12、护腿垫；13、脚踏板；14、辅助轮；15、滑槽；16、滑动块；17、支杆；18、支盘；19、弹簧扣；20、支板；21、支撑座；22、弹簧；23、转轴；24、计算机处理单元；25、轮椅本体；26、传感器模块；27、驱动模块；28、人机交互模块；29、内部状态感知模块；30、外部环境状态感知模块；31、姿态传感器；32、编码器；33、CCD摄像头；34、超声波传感器；35、接近开关。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。
实施例1
如图1-4所示，本发明提供一种基于智能感知和医养服务的智能轮椅，包括靠背1和坐垫2，靠背1的背面两侧边缘均固定安装有把手3，坐垫2的顶部两侧均安装有扶手4，靠背1的底端一侧与坐垫2的一侧连接有转轴23，其中一个扶手4的一侧顶端连接有操控器5，坐垫2的两侧均设置有防护板6，坐垫2的底端连接有支撑架7，支撑架7内部架设有驱动箱8，支撑架7接近靠背1的一侧底端设置有驱动轮9，支撑架7远离靠背1的一侧底端设置有方向轮10，支撑架7的一侧连接L型脚架11，脚架11之间横向连接有护腿垫12，脚架11的末端设置有脚踏板13，脚踏板13的底端安装有辅助轮14。
进一步的，支撑架7的两侧均开设有滑槽15，滑槽15的内部套接有滑动块16，滑动块16的一侧底端连接有支杆17，支杆17的底端表面安装有支盘18，滑槽15的顶部设置有弹簧扣19，弹簧扣19的内部卡接有支板20，支板20的顶端通过支轴卡嵌在支撑座21内部，支撑座21的内表面设置有弹簧22。
驱动箱8与操控器5电性连接，驱动箱8通过万向轴与方向轮10相连接，方向轮10与操控器5电性连接，通过操控器5可控制轮椅行走。
转轴23外侧表面设置有可调节靠背1倾斜度的转把，使用者可根据自己的喜好调整轮椅靠背1，以达到最舒适的坐姿。
靠背1朝向坐垫2的一侧设置有安全系带，针对坐立不稳的病人通过安全系带对病人进行固定，防止病人向外侧滑落。
弹簧22的弹伸方向为支撑架7两侧，从而对支板20进行施加推力，支板20张开最大角度为90°，当弹簧扣19从支板20的末端松开时，弹簧22将支板20推出，从而支板20以支撑座21为支点向外侧转动。
支盘18与驱动轮9的水平垂直距离大于5cm小于12cm，当轮椅发生倾斜翻倒时，支盘18先着地，使滑动块16在滑槽15内部向上滑动将弹簧扣19顶开，从而支板20向外侧张开，在轮椅侧翻时能够通过支板20着地进行支撑。
操控器5与计算机处理单元24相接，所述计算机处理单元24包括传感器模块26、驱动模块27和人机交互模块28，所述传感器模块26包括内部状态感知模块29和外部环境状态感知模块30，所述内部状态感知模块29通过姿态传感器31确定轮椅使用者的姿态信息，所述外部环境状态感知模块30分别通过编码器32的位移速度和距离获得自定位信息；通过CCD摄像头33、超声波传感器34和接近开关35持续获得周围环境和障碍物的距离信息。
具体的，病人或者老人在使用过程中可先根据自己的喜好对轮椅靠背1的倾斜度进行调整，也可系上安全系带，以防在前行过程中突然刹车而滑落，使用者可自己通过操控器5选择进行手动操控或者电脑自行操控，实现基本的人机交互功能，在前行过程中，若突然对脚踏板13进行施力，因脚踏板13的底端设置有辅助轮14，可防止受力踩空导致轮椅向前侧翻倒，同时增大了轮椅与地面的接触面积，使前行更加平稳，当轮椅在倾斜路面发生侧翻时，支盘18将会与地面相接触，滑动块16在滑槽15内部向上滑动将弹簧扣19顶开，从而支板20向外侧张开，在轮椅翻倒前够通过支板20现行着地进行支撑，从而避免轮椅直接翻倒对人体造成较大的伤害，同时在轮椅前行过程中能够通过CCD摄像头33、超声波传感器34和接近开关35对外部的环境进行检测判断，在轮椅自动前行的时候能够保证轮椅不会发生碰撞，进而提升了安全性能，在行动不便的期间也能够自行散心，或者进行康复训练，从而促进老人或者病人身体康复。
综上所述，本发明通过辅助轮增加轮椅与地面接触的面积，使轮椅前行得更加平稳，同时在轮椅倾斜翻倒时能够对轮椅侧身进行支撑，防止轮椅直接翻倒在地，对老人或者病人造成伤害，减少受伤的可能性，并且通过感知模块可以检测到轮椅上使用者的信息和外部环境的信息，进而便于轮椅自行判断前行路线，防止发生碰撞，利于病人多出来散心或者做康复运动，做到医养结合。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种智能感知轮椅的操控系统，其特征在于：包括操控器，所述操控器(5)与计算机处理单元(24)相接，所述计算机处理单元(24)包括传感器模块(26)、驱动模块(27)和人机交互模块(28)，所述传感器模块(26)包括内部状态感知模块(29)和外部环境状态感知模块(30)，所述内部状态感知模块(29)通过姿态传感器(31)确定轮椅使用者的姿态信息，所述外部环境状态感知模块(30)分别通过编码器(32)的位移速度和距离获得自定位信息，操控系统通过CCD摄像头(33)、超声波传感器(34)和接近开关(35)持续获得周围环境和障碍物的距离信息，操控器(5)与驱动箱(8)电性连接，所述驱动箱(8)通过万向轴与方向轮(10)相连接，所述方向轮(10)与操控器(5)电性连接。
2.具有权利要求1所述的操控系统的智能感知轮椅的控制方法，其特征在于：病人或者老人在使用过程中可先根据自己的喜好对轮椅靠背的倾斜度进行调整，使用者通过操控器选择进行手动操控或者电脑自行操控，在前行过程中，在轮椅前行过程中能够通过CCD摄像头、超声波传感器和接近开关对外部的环境进行检测判断，在轮椅自动前行的时候保证轮椅不会发生碰撞。
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