CN112363420A - 一种多功能智能轮椅控制系统 - Google Patents
一种多功能智能轮椅控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112363420A CN112363420A CN202010499385.6A CN202010499385A CN112363420A CN 112363420 A CN112363420 A CN 112363420A CN 202010499385 A CN202010499385 A CN 202010499385A CN 112363420 A CN112363420 A CN 112363420A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- main control
- control module
- training
- control system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 25
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 35
- 230000036544 posture Effects 0.000 claims description 20
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 238000011022 operating instruction Methods 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 241000251730 Chondrichthyes Species 0.000 description 1
- 206010034719 Personality change Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000004064 dysfunction Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0423—Input/output
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/25—Pc structure of the system
- G05B2219/25257—Microcontroller
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
Abstract
本发明提出一种多功能智能轮椅控制系统，包括人机交互模块、数据传输模块、主控模块、电机驱动模块、电源模块、传感器模块和数据采集处理模块；人机交互模块通过数据传输模块主控模块信号连接；传感器模块通过数据采集处理模块与主控模块信号连接；电机驱动模块与主控模块信号连接；电源模块与主控模块和电机驱动模块实现电连接，以提出一种便于实现轮椅多种功能转换，从而便于患者康复的多功能智能轮椅控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及轮椅技术领域，尤其涉及一种多功能智能轮椅控制系统。
背景技术
据2006年第二次全国残疾人抽样调查，目前我国各类残疾人总数8296万人，占全国总人口的比例为6.34％，其中肢体残疾2412万人，占29.07％。无论是老年人还是下肢功能障碍者，他们的日常生活都受到很大的制约，生活质量和生活自由度都有很大程度的降低。这类弱势群体不仅给家人带来了很大的负担，还由于有许多方面需要不断地求助于人，也使他们感到自己失去了某种程度上的尊严。随着科学技术的不断发展，如何从技术上更好地帮助他们，提高他们的生活质量，最大程度地满足他们在生活和工作中的需要，成为康复和助残工程研究的一个重要方向。
轮椅是康复的重要工具，它不仅是肢体伤残者的代步工具，更重要的是使他们借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动，实现无障碍生活，提高生活质量。因此提出一种多功能智能轮椅控制系统非常必要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种便于实现轮椅多种功能转换，从而便于患者康复的多功能智能轮椅控制系统。
为达到上述目的，本发明提出一种多功能智能轮椅控制系统，包括人机交互模块、数据传输模块、主控模块、电机驱动模块、电源模块、传感器模块和数据采集处理模块；
所述人机交互模块通过所述数据传输模块所述主控模块信号连接；所述传感器模块通过所述数据采集处理模块与所述主控模块信号连接；所述电机驱动模块与所述主控模块信号连接；所述电源模块与所述主控模块和所述电机驱动模块实现电连接；
所述人机交互模块用于用户发送操作指令给所述主控模块，实现人机交互；
所述主控模块接收所述操作指令，并给所述电机驱动模块发出控制信号；
所述电源模块为所述数据传输模块和所述电机驱动模块供电；
所述传感器模块用于感应轮椅数据，所述数据采集处理模块用于接收轮椅数据，并将数据传输给主控模块。
优选的，所述人机交互模块包括手机APP模块、语音识别交互装置和摇杆按键控制装置。
优选的，所述数据传输模块为WIFI模块或者蓝牙模块。
优选的，所述传感器模块包括接近开关、速度传感器和压力传感器。
优选的，还包括姿势控制模块、训练模块和行驶模块；所述姿势控制模块、训练模块和行驶模块均与所述电机驱动模块信号连接和传动连接。
优选的，所述姿势控制模块包括坐、站立和平躺三种姿态。
优选的，所述训练模块包括平衡训练、减重训练和被动训练三种训练模式。
优选的，所述行驶模块包括：低速、中速和高速三种速度模式。
与现有技术相比，本发明的优势之处在于：本发明通过人机交互模块、信号传输模块、主控模块、电机驱动模块、电源模块、传感器模块、数据采集处理模块等主要模块实现多种方式对轮椅进行控制，实现轮椅的姿态变换和多种训练模式。使轮椅操作更简单、人机交互性更强、功能更多样、安全性更高。
附图说明
图1为本发明多功能智能轮椅控制系统的主要模块图；
图2为本发明多功能智能轮椅控制系统人机交互模块的主要组成图；
图3为本发明多功能智能轮椅控制系统传感器硬件图；
图4为本发明多功能智能轮椅控制系统功能图
图5为本发明多功能智能轮椅推杆电机位置示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案作进一步地说明。
如图1所示，本发明提出一种多功能智能轮椅控制系统，包括：人机交互模块1、数据传输模块2、主控模块3、电机驱动模块4、电源模块5、传感器模块6、数据采集处理模块7、姿态控制模块8、训练模块9、行驶模块10。
人机交互模块1用于接收用户指令，并发出轮椅操作指令给主控模块3，人机交互模块1与主控模块3连接。
主控模块3采用的是STM32F103RCT6型号单片机，满足本发明多功能智能轮椅控制系统的需求，价格便宜，但不仅限于此型号单片机。
在本实施中，数据传输模块2为WIFI模块，采用的ESP8266-01型，支持标准的IEEE802.11b/g/n协议内置完整的TCP/IP协议栈，可以与手机相连，通过手机APP对轮椅进行操作控制。
电机驱动模块4主要负责驱动六个电机其中包括两个无刷直流电机和四个直线推杆电机，实现轮椅的行驶、训练、姿态变换的功能，驱动电路主要采用了BTS7960B大电流半桥高集成芯片，集成的驱动IC具有逻辑电平输入、电流诊断、斜率调节、死区时间产生和过温、过压、欠压、过流及短路保护的功能；电源模块5与主控模块3、电机驱动模块4连接，为主控模块3和电机驱动模块4提供电源，主要使用了LM2575HVS-12稳压器、AMS1117-3.3正向低压降稳压器；传感器模块6与数据采集处理模块7相连，两个模块将采集的信息传给主控模块3，使之做出正确的判断与指令；
在本实施例中，还包括姿态控制模快8、训练模块9、行驶模块10，由六个电机组合构成。姿态控制模快8、训练模块9、行驶模块10与电机驱动模块4连接；其中，如图4所示，姿势控制模块包括坐、站立和平躺三种姿态。训练模块包括平衡训练、减重训练和被动训练三种训练模式。行驶模块包括：低速、中速和高速三种速度模式。
如图2所示，为本发明多功能智能轮椅控制系统人机交互模块的主要组成图；人机交互模块包括手机APP模块、语音识别交互模块、摇杆按键控制模块，它们都能够对三种姿态、三种训练模式、三种速度模式进行选择、操作。
手机APP模块，通过WIFI模块与主控模块相连，进行通讯，可视化的界面提高了轮椅的可操作性。除了通过WIFI模块，还可以选择蓝牙或其他方式进行通讯，不是仅局限于WIFI通信。
语音识别交互模块，采用的是SYN7318语音模块，通过电路板的语音接口与主控模块连接，设置和添加指令条可以识别“坐下/坐、躺下/平躺、站起来/站立”指进行姿态变换，识别“开始、停下/停/暂停/停止”实现开始与停止，识别“减重训练、被动训练、平衡训练”进行训练模式选择；摇杆按键模块包括摇杆和按键采用的是SHARK Joystick DK-REMD11B控制器，采用的是485通信协议与主控模块进行通讯；摇杆在行驶中可以控制轮椅的运动方向；在训练和姿态变换中向左表示上一个，向右表示下一个进行模式的选择，向前表示开始，向后表示暂停。按键包括模式，开/关机，速度+和速度-四个按键，其中模式键每按一下是一个模式，三种模式(行驶模式、训练模式、姿态变换)循环。语音识别交互模块能在姿态、训练模式、速度模式三种状态下进行语音即时提醒，包括提醒当前状态、命令播报反馈、故障报错、剩余电量，提高了轮椅使用的交互性与安全性。
如图3为本发明多功能智能轮椅控制系统传感器硬件图；传感器模块包括接近开关、速度传感器、压力传感器，接近开关在姿态变换过程中起到了限位及保护作用，速度传感器在行驶模式下保证了轮椅的速度要求，压力传感器在训练模式下，可以根据压力值控制使用者的训练时间及强度，并监测使用者的重心位置。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多功能智能轮椅控制系统，其特征在于，包括人机交互模块、数据传输模块、主控模块、电机驱动模块、电源模块、传感器模块和数据采集处理模块；
所述人机交互模块通过所述数据传输模块所述主控模块信号连接；所述传感器模块通过所述数据采集处理模块与所述主控模块信号连接；所述电机驱动模块与所述主控模块信号连接；所述电源模块与所述主控模块和所述电机驱动模块实现电连接；
所述人机交互模块用于用户发送操作指令给所述主控模块，实现人机交互；
所述主控模块接收所述操作指令，并给所述电机驱动模块发出控制信号；所述电源模块为所述数据传输模块和所述电机驱动模块供电；所述传感器模块用于感应轮椅数据，所述数据采集处理模块用于接收轮椅数据，并将数据传输给主控模块。
2.根据权利要求1所述的多功能智能轮椅控制系统，其特征在于，所述人机交互模块包括手机APP模块、语音识别交互模块和摇杆按键控制模块。
3.根据权利要求1所述的多功能智能轮椅控制系统，其特征在于，所述数据传输模块为WIFI模块或者蓝牙模块。
4.根据权利要求1所述的多功能智能轮椅控制系统，其特征在于，所述传感器模块包括接近开关、速度传感器和压力传感器。
5.根据权利要求1所述的多功能智能轮椅控制系统，其特征在于，还包括姿势控制模块、训练模块和行驶模块；所述姿势控制模块、训练模块和行驶模块均与所述电机驱动模块信号连接和传动连接。所述手机APP模块、语音识别模块、摇杆按键控制模块通过WIFI、485通信协议给所述主控模块STM32F103RCT6型号单片机发出不同操作指令，从而实现三种模式的切换。
6.根据权利要求5所述的多功能智能轮椅控制系统，其特征在于，所述姿势控制模块包括坐、站立和平躺三种姿态。通过所述主控模块STM32F103RCT6型号单片机产生PWM波，并经过BTS7960B大电流半桥高集成芯片组成驱动电路，驱动四个直线推杆电机，根据指令完成坐、站立和平躺三种姿态变换。从坐姿到站立推杆电机4伸长其它推杆电机保持不变；从坐姿到平躺推杆电机1、2同时伸长，推杆电机3缩短，推杆电机4保持不变。
7.根据权利要求5所述的多功能智能轮椅控制系统，其特征在于，所述训练模块包括平衡训练、减重训练和被动训练三种训练模式。当处于站姿时，患者可以通过改变自身重心位置来控制配套游戏对象的活动，从而使患者能够在轻松愉快的虚拟游戏环境下进行下肢康复训练。重心位置检测主要是通过轮椅左右脚踏板上的压力传感器实现，该传感器可以将压力信号转化为电信号，重心偏移越多，重心偏移一侧脚下的压力越大，输出电压越大，另一侧脚下压力变小，输出电压变小。
8.根据权利要求5所述的多功能智能轮椅控制系统，其特征在于，所述行驶模块包括：低速、中速和高速三种速度模式。通过所述主控模块STM32F103RCT6型号单片机产生PWM波，经过BTS7960B大电流半桥高集成芯片组成驱动电路，配合无刷直流电机控制器和速度传感器实现轮椅行进速度的调节。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010499385.6A CN112363420A (zh) | 2020-06-04 | 2020-06-04 | 一种多功能智能轮椅控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010499385.6A CN112363420A (zh) | 2020-06-04 | 2020-06-04 | 一种多功能智能轮椅控制系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112363420A true CN112363420A (zh) | 2021-02-12 |
Family
ID=74516645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010499385.6A Pending CN112363420A (zh) | 2020-06-04 | 2020-06-04 | 一种多功能智能轮椅控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112363420A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115487004A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-20 | 无锡市健齿生物科技有限公司 | 一种健康机器人的电控系统及控制方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3621091B1 (ja) * | 2004-05-19 | 2005-02-16 | ニッタ株式会社 | 重心動揺検査システム及び重心動揺検査プログラム |
| CN206044866U (zh) * | 2016-07-19 | 2017-03-29 | 南昌工学院 | 一种基于传感器的智能轮椅硬件系统 |
| CN107212973A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-09-29 | 东莞华生创建塑胶五金有限公司 | 一种多功能的智能轮椅 |
| CN108814827A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-11-16 | 西安星球通智能装备技术有限公司 | 一种带有触摸屏的轮椅及其控制方法 |
| CN109199718A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-15 | 西安星球通智能装备技术有限公司 | 一种具有康复功能的智能轮椅及其控制方法 |
| CN109528201A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-03-29 | 天津科技大学 | 一种平衡能力检测方法 |
| CN110161938A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-08-23 | 苏州工业职业技术学院 | 一种多功能智能轮椅系统 |
-
2020
- 2020-06-04 CN CN202010499385.6A patent/CN112363420A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3621091B1 (ja) * | 2004-05-19 | 2005-02-16 | ニッタ株式会社 | 重心動揺検査システム及び重心動揺検査プログラム |
| CN206044866U (zh) * | 2016-07-19 | 2017-03-29 | 南昌工学院 | 一种基于传感器的智能轮椅硬件系统 |
| CN107212973A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-09-29 | 东莞华生创建塑胶五金有限公司 | 一种多功能的智能轮椅 |
| CN108814827A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-11-16 | 西安星球通智能装备技术有限公司 | 一种带有触摸屏的轮椅及其控制方法 |
| CN109199718A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-15 | 西安星球通智能装备技术有限公司 | 一种具有康复功能的智能轮椅及其控制方法 |
| CN109528201A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-03-29 | 天津科技大学 | 一种平衡能力检测方法 |
| CN110161938A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-08-23 | 苏州工业职业技术学院 | 一种多功能智能轮椅系统 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115487004A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-20 | 无锡市健齿生物科技有限公司 | 一种健康机器人的电控系统及控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201223524Y (zh) | 智能上下肢训练器 | |
| CN107015564B (zh) | 一种助行机器人及组合式智能控制方法 | |
| CN101219082A (zh) | 智能轮椅 | |
| CN106901916A (zh) | 一种采用脑电信号控制的可行走座椅装置及其控制系统 | |
| Jung et al. | Advanced robotic residence for the elderly/the handicapped: Realization and user evaluation | |
| CN108942887B (zh) | 一种下肢助力外骨骼机器人的控制系统 | |
| CN112363420A (zh) | 一种多功能智能轮椅控制系统 | |
| Kumar et al. | Design and development of head motion controlled wheelchair | |
| CN201847884U (zh) | 智能四肢联动训练系统 | |
| CN209154262U (zh) | 可无线控制的电动轮椅系统 | |
| CN201223522Y (zh) | 智能下肢训练器 | |
| Prasad et al. | Head-motion controlled wheelchair | |
| CN220125454U (zh) | 一种结合虚拟现实的主动式手功能康复训练器具 | |
| Peng et al. | ZigBee-based wireless intra-oral control system for quadriplegic patients | |
| Huo et al. | Wireless control of powered wheelchairs with tongue motion using tongue drive assistive technology | |
| CN206424170U (zh) | 具有蓝牙脚踏开关的牙科治疗仪 | |
| CN202128669U (zh) | 床边型智能上肢康复训练器 | |
| CN201855397U (zh) | 床边型智能康复训练系统 | |
| CN101305939B (zh) | 一种用于仿人型肌电假手感觉反馈的电刺激器 | |
| Sheikh et al. | An evolutionary approach for smart wheelchair system | |
| CN210865068U (zh) | 一种新型无线遥控成人用品按摩器 | |
| CN211878445U (zh) | 一种电动卷膜器的控制保护电路 | |
| CN213607557U (zh) | 一种以Raspberry Pi为核心的智能轮椅控制系统 | |
| Pavan et al. | Design and implementation of smart electric wheelchair | |
| Nelson et al. | Robotic wheelchair using eye blink sensors and accelerometer provided with home appliance control |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210212 |