CN112472436A - 一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅，属于智能家居领域。通过采集患者的坐姿压力、头颈部与轮椅的多方位距离；主控制器根据所采集到的坐姿压力判断当前坐姿状态，同时根据多方位距离计算出头颈部当前空间位置；结合坐姿压力和头颈部位置确定当前身体状况，并在异常情况时向运动控制模块发出指令应急控制轮椅；运动控制模块用于控制轮椅的电机转速，达到调速的目的；语音报警模块用于在患者出现异常身体状态时发出报警。当发生异常状态时，轮椅自动降速至安全速度后再缓慢停止，该系统能够更大限度地保证患者在使用轮椅时的安全性和舒适性，减少异常状况的误判，有利于提高使用者的生活质量和水平。

Description

一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅

技术领域

本发明属于智能家居领域，涉及一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅。

背景技术

随着社会老龄化进程的加快，老年人口绝对数逐渐变大，与之伴随的老年性疾病也越来越多。此外，由于多种因素造成的残障人士也在增加，他们在视力、行走等多方面有不同程度的能力丧失。轮椅，作为这些行为不便患者的重要代步工具，出现在他们日常生活中的频率越来越高，并且带给了他们更多的便利性和安全性。

随着人力成本的增高，行动不便患者在行驶轮椅时大部分都没有护理人员在身旁，但他们总是会存在着各种各样难以预料的情况，比如突发心脏疾病、头晕、胃痛等，此时患者可能出现身体异常倾倒并且无法自主控制轮椅行驶。当患者身体异常倾倒时，患者可能就近需要寻找一个受力点，头颈部位置异常是身体功能状态异常的重要特征，如患者可能会做出蜷缩等动作。因此对于此类情况，只有不间断地监护患者的头颈部位置和坐姿变化，并在紧急情况下及时给轮椅进行速度反馈才能较大程度地防止出现安全事故，进一步保证患者的生命安全。

武汉理工大学的李文锋提供了一种介入式主动操控智能轮椅的控制系统和方法，该系统防止了因坐姿不当引起的轮椅翻倒。该系统采集轮椅椅面的压力，通过决策树分类器判定用户的坐姿状态，当保持不良坐姿超过某一时间段便发出报警，同时轮椅减速，。

国家康复辅具研究中心的王强设计了一种电动轮椅，在正常坐姿状态下才能开启电源。当系统检测到异常坐姿时轮椅便减速，并且能够监测上下坡路况，同时能根据坡道坡度对轮椅进行加速或减速功能。

但上述专利并未考虑到患者的各种不同坐姿情况，没有融合其他传感器数据对患者的身体功能状态进行判定，将患者正常范围内的坐姿变动误判为了异常状态，不能有效地预防因身体不良状况而造成的安全事故，忽视了患者在使用轮椅时的舒适性和有效安全性。基于此，本发明设计了一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅，轮椅通过采集患者头颈部位置和坐姿变化来对其身体状态进行判定，进而确定患者是因为生理原因导致异常坐姿。另外，当患者出现异常状态时，轮椅自动降速至安全速度后再缓慢停止，并发出警报。该系统能够更大限度地保证使用者在使用轮椅时的安全性和舒适性，有利于提高使用者的生活质量和水平。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅，能够实现对患者头颈部位置和坐姿的监测，并根据其变化对其当前身体状态进行判定，确定患者是否因身体状况不当发生异常坐姿。当发生异常状态时，轮椅自动降速至安全速度后再缓慢停止，保证了患者在使用轮椅时的安全性和舒适性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅包括：主控制器、运动控制模块、数据采集模块、语音警报模块和电源管理模块，其中：

主控制器分别与数据采集模块、运动控制模块、语音警报模块和电源管理模块相连；

所述数据采集模块包括测距传感器、压力传感器。

测距传感器，用于检测头颈部相对于轮椅的位置。该传感器一共三个，三个测距传感器A、B、C分别等距安装在椅背最顶端边缘处，其中B处于该边缘中心，A和C处于该边缘两边。

进一步地，以A、B、C所处边即椅背最顶端作为空间坐标系中的y轴，其中测距传感器B定义为原点，则另外两个测距传感器A和C相对坐标为(0，±y，0)。同时在正常姿态下，患者的头部注视方向与空间坐标系中的X轴重合，头部所处位置也略高于椅背最顶端边缘。A、B、C三个测距传感器分别与水平面以α、β、γ三个角度放置在椅背边缘处，分别测到到头颈部的距离为Lα、Lβ、Lγ，可以根据已知条件算出头颈部的空间坐标位置(x₀，y₀，z₀)：

其中ε为关于患者头部大小的偏差。

压力传感器设置在椅面区域，并将检测到的压力数值传输给主控制器进行坐姿判断。考虑到人体正常坐姿下的关键受力位点，压力传感器布局方式为：根据成年人身体比例，在人体坐在椅面上坐骨结节、大腿中部处放置适量个压力传感器，左右对称。在椅面建立相对参考坐标系，以传感器的几何中心为原点，再以正常坐姿下的压力中心点为参考点来判别坐姿。

进一步地，压力中心点根据4个压力传感器的相对坐标和压力数值推算得来，即设压力中心点的坐标为(x₀，y₀)，传感器坐标分别为(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，(x₃，y₃)，(x₄，y₄)……(x_n，y_n)，受力分别为f₁，f₂，f₃，f₄……f_n；相应的

所述运动控制模块，用于控制轮椅两个电机运转，可以接收电动推杆发出的控制信号，也可以接收主控制器下达的相应命令控制电机转速变化，从而达到调速的作用。

所述语音警报模块，用于患者异常状态的报警提示，其中还包括了对应的解除警报按键，如患者是临时身体姿态异常并处于自主控制下，可复位提示并启动轮椅运行；如患者未及时应答，则启动呼救系统，即根据预设的手机号发送紧急短信同时呼叫医疗中心。

所述电源管理模块包括电源、电压转换电路和系统启动装置，系统启动装置作为系统电源开关，长按开关进入系统初始化，使用者在正常姿态下坐上轮椅，待轮椅采集多次正常坐姿和头颈部位置数据后计算出初始压力中心点、初始头颈部位置，轮椅将可以进行正常运行。电源经过电压转换电路可以为主控制器提供工作电压、以及为数据采集模块、语音报警模块提供工作电压。

所述主控制器为数据分析模块和系统控制模块，可以根据采集到的压力值判定当前坐姿，也可以根据采集到的三个距离数据来判定头颈部的当前位置，最终融合两种信息判定患者是否处于异常状态，并给运动控制模块发出指令控制轮椅减速。

进一步地，主控制器将接收到的压力中心点与参考点进行比较，当压力中心点参考点的阈值之内时，判定为坐姿正常；当压力中心点处于参考点的阈值之外，则判定为异常状态。

理想状态下正常坐姿下的参考点为(0,0)，若因坐姿变动计算出来的压力中心点在(±A，±A)范围内，则表明坐姿正常，即计算出来的压力中心点与参考点前后左右各相距A厘米(A＝5-10)为判定坐姿是否正常的阈值。

进一步地，主控制器将接收到的三个距离数据来确定头颈部的空间位置，当该空间位置处于正常范围之外或传感器接收到异常数据时，则判定为异常状态。

正常坐姿下，患者的头颈部中心空间位置是在XOZ面上，即空间坐标位置为(x₀，0，z₀)。但不同身高的患者，其头颈部位置也有不同高度：如150-160cm身高的患者，正常状态下头颈部空间坐标位置大致为(5～10，0，10～15)，单位为cm；160-170cm身高的患者，正常状态下头颈部空间坐标位置大致为(5～10，0，15～20)，单位为cm，根据不同的初始头颈部空间位置得到不同的头颈部位置异常判定。

当患者头颈部后倾时，x轴坐标会越来越接近原点，便可判定为异常；当患者头颈部前倾或者耷拉下来的时候，x轴坐标会正向前移动大概阈值A厘米(A＝5-10cm)，z轴坐标会轻微减小，因此只需检测当前x轴坐标与初始坐标是否相差在阈值A厘米之内，若在范围内便可判定为正常；当患者头颈部左右倾时，y轴坐标会变动大概阈值B厘米(B＝10-20cm)，z轴坐标会轻微减小，因此只需检测当前y轴坐标与初始坐标是否相差在阈值B厘米之内，若在范围内便可判定为正常；但当患者头颈部前后左右倾斜幅度过大，会造成三个传感器至少一个会接收不到信号，此时也可判定为异常。

若此时坐姿异常、头颈部位置异常，同时在一定时间内没有恢复正常，系统便融合两种信息判定患者正处于异常身体状况，主控制器便控制运动控制模块运行，轮椅自动降速至安全速度后再缓慢停止，并发出警报。若患者是临时身体姿态异常并处于自主控制下，可复位警报并启动轮椅运行；如患者未及时应答，则启动呼救系统，即根据预设的手机号发送紧急短信同时呼叫医疗中心。

进一步地，主控制器与运动控制模块相连，基于H桥的双电机驱动器控制与轮椅相连的电机运动，通过改变PWM信号的脉宽，从而改变输出电压的大小来改变电机的转速。

本发明的有益效果在于：当患者出现身体异常状态时，会失去对轮椅的自主控制，为了防止因异常身体状况所造成的安全事故，该系统通过监测患者头颈部位置变化和坐姿变化对其当前身体状况进行准确判定，当发生因身体状况不当造成的异常坐姿时便启动轮椅应急控制，即控制轮椅自动降速至安全速度后再缓慢停止，并发出警报。该方法能较大程度地保证患者行驶轮椅过程中的安全性，实现了轮椅的个性化监测、个性化异常状态判断，减少了对患者正常坐姿变动的误判。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明一实施例的整体装置图；

图2为本发明一实施例的硬件框图；

图3为本发明一实施例的椅面的压力传感器安装示意图及压力相对参考坐标图和阈值范围；

图4为本发明一实施例的测距传感器布局及其空间坐标系；

图5为本发明一实施例的头颈部异常判定流程图；

图6为本发明一实施例的系统方法实现流程图。

附图标记：1、轮椅支架；11、椅背；12、座椅；13、扶手；2、脚踏板；3、万向轮；4、驱动轮；5、直流电机；6、控制箱；7、语音报警模块；8、电动推杆；9、护脚带。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本发明提供的一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅适用于电动轮椅，轮椅本体包括轮椅支架1，以及安装在轮椅支架1上的、椅背11、座椅12、扶手13，其特征在于：

所述椅背11最顶端边缘处分别等距固定了3个测距传感器，分别为传感器111,、传感器112、传感器113，其用于检测患者头颈部与轮椅之间的距离变化。

所述座椅12上分别固定了4个压力传感器用于检测使用者的坐姿变化。

所述扶手13下方设有语音报警模块7。

进一步地，轮椅本体还包括脚踏板2、万向轮3、驱动轮4、直流电机5、控制箱6、电动推杆8、护脚带9。

所述直流电机5驱动轮椅左右驱动轮4转动，使轮椅前进或后退，万向轮3控制轮椅左转右转。直流电机5受电动推杆8所控制，电动推杆8发出的控制信号转换成含有速度和方向的数学信号，转换为左右电机的调速指令。

所述座椅12下方放置控制箱6，其中包含了主控制器以及电源管理模块。

所述护脚带9采用棉质材料，质地柔软，用于支撑小腿。

如图2所示，主控制器分别与数据采集模块、运动控制模块、语音警报模块和电源管理模块相连。

所述主控制器的各个信号采集端口分别与测距传感器、压力传感器相接。

主控制器将三个测距传感器采集到的距离数据通过算法计算出患者头颈部的空间坐标。

主控制器采集到压力传感器数据后，通过计算当前压力中心点并与参考点比较，确定当前坐姿状态，再融合患者头颈部位置信息确定使用者具体身体状况。若此时坐姿异常、头颈部位置异常，同时在一定时间内没有恢复正常，系统便判定患者正处于异常身体状况，主控制器便控制运动控制模块运行，轮椅自动降速至安全速度后再缓慢停止，并发出警报。若患者是临时身体姿态异常并处于自主控制下，可复位提示并启动轮椅运行；如患者未及时应答，则启动呼救系统，即根据预设的手机号发送紧急短信同时呼叫医疗中心。

所述运动控制模块主要由基于H桥的双电机驱动器组成，主控制器根据命令改变运动控制模块的输入量，由H桥输出的信号加载在直流电动机电枢两端，即改变PWM信号的脉宽控制M1和M2两个电机不同转速运行，使轮椅适当调速。

所述语音警报模块发挥了警示作用，当使用者因身体状况发生了姿态异常，语音警报会发出相应的警报。该模块还包括了对应的解除警报按键，如患者是临时身体姿态异常并处于自主控制下，可复位提示并启动轮椅运行；如患者未及时应答，则启动呼救系统，即根据预设的手机号发送紧急短信同时呼叫医疗中心。

所述电源管理模块包括电源、电压转换电路和系统启动装置，系统启动装置作为系统电源开关，长按开关进入系统初始化，使用者在正常姿态下坐上轮椅，待轮椅采集多次正常坐姿和头颈部位置数据后计算出初始压力中心点、初始头颈部位置，轮椅将可以进行正常运行。电源采用12V，给直流电机5供电，12V的电源经过电压转换电路转换成5V后，给主控制器、数据采集模块、语音报警模块、数据通讯模块提供工作电压。

图3为椅面的压力传感器安装示意图，传感器固定在人体正常坐姿下的大腿中部处和坐骨结节处。其中具体实施方式如下，并不仅限与此：大腿中部处的压力传感器距椅面最外端10cm，同时两个传感器相距30cm；坐骨结节处的压力传感器距椅面最外端30cm，同时两个传感器相距25cm。椅面上的4个压力传感器可以算出压力中心点，设压力中心点的坐标为(x₀，y₀)，传感器坐标分别为(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，(x₃，y₃)，(x₄，y₄)，受力分别为f₁，f₂，f₃，f₄；相应的

理想状态下正常坐姿下的参考点为(0,0)，若因坐姿变动计算出来的压力中心点在(±5～10，±5～10)范围内，则表明坐姿正常。同理，计算出来的压力中心点与参考点前后左右各相距5～10cm之内可以判定坐姿正常。具体阈值因受试者的身高体重不同而变化。

图4为测距传感器布局及其空间坐标系，三个测距传感器A、B、C分别等距安装在椅背最顶端边缘处，其中B处于该边缘中心，A和C处于该边缘两边。

如图所示的空间坐标系，以A、B、C所处边作为空间坐标系中的y轴，其中测距传感器B定义为原点，则另外两个测距传感器A和C相对坐标为(0，±y，0)。同时在正常姿态下，患者的头部注视方向与空间坐标系中的X轴重合，头部所处位置也略高于椅背最顶端边缘。A、B、C三个测距传感器分别与水平面以α、β、γ三个角度放置在椅背边缘处，分别测到到头颈部的距离为Lα、Lβ、Lγ，可以根据已知条件算出头颈部的空间坐标位置(x₀，y₀，z₀)：

其中ε为关于患者头部大小的偏差。

正常坐姿下，患者的头颈部中心空间位置是在XOZ面上，即空间坐标位置为(x₀，0，z₀)。但不同身高的患者，其头颈部位置也有不同高度：如150-160cm身高的患者，正常状态下头颈部空间坐标位置大致为(5～10，0，10～15)，单位为cm；160-170cm身高的患者，正常状态下头颈部空间坐标位置大致为(5～10，0，15～20)，单位为cm。

图5为头颈部异常判定的流程图：当患者头颈部后倾时，x轴坐标会越来越接近原点，便可判定为异常；当患者头颈部前倾或者耷拉下来的时候，x轴坐标会正向前移动大概阈值A厘米(A＝5-10cm)，z轴坐标会轻微减小，因此只需检测当前x轴坐标与初始坐标是否相差在阈值A厘米之内，若在范围内便可判定为正常；当患者头颈部左右倾时，y轴坐标会变动大概阈值B厘米(B＝10-20cm)，z轴坐标会轻微减小，因此只需检测当前y轴坐标与初始坐标是否相差在B厘米之内，若在范围内便可判定为正常；但当患者头颈部前后左右倾斜幅度过大，会造成三个传感器至少一个会接收不到信号，此时也可判定为异常。具体阈值因受试者的身高体重不同而变化。

图6为一种可监测患者坐姿异常并应急控制的方法流程图，它包括以下步骤：

S1、采集正常坐姿下的压力中心点、头颈部空间位置：在使用轮椅之前，长按系统电源开关进入轮椅初始化，患者以正常坐姿坐上轮椅，待轮椅多次采集到坐姿压力和轮椅与头颈部的多方位距离后，计算出该患者正常坐姿下的压力中心点、头颈部空间坐标后，便可以正常行驶。

S2、数据采集模块采集数据：数据采集模块分别采集患者坐姿压力值、轮椅与头部的多方位距离。主控制器将所采集到的坐姿压力值计算出压力中心点、将所采集到的多方位距离数据计算出患者头颈部的空间坐标位置。

S3、判断当前坐姿是否异常并且持续时间是否大于阈值T₁：主控制器将计算到的压力中心点与参考点进行比较，当压力中心点处于参考点的阈值之内时，判定为坐姿正常；当压力中心点处于参考点的阈值之外，但状态持续时间小于阈值T₁时，系统判定为正常坐姿变动；当压力中心点处于参考点的阈值之外，但状态持续时间大于阈值T₁时，则初步判定为异常坐姿。则此时便需要查询患者的头颈部位置是否发生异常，进一步确认是否是因为身体等原因导致患者无法更改异常坐姿。

S4、判断当前头颈部位置是否异常且持续时间是否大于阈值T₂：主控制器将计算到的头颈部空间位置与相应的阈值进行比较，当头颈部位置处于阈值之内时，判定患者身体状况为正常能够自主控制轮椅，此时患者可能在自主寻找舒适坐姿；当头颈部位置处于阈值之外时，但能在时间阈值T₂时间内恢复正常，则判定患者是临时身体姿态异常并处于自主控制下；当头颈部位置处于阈值之外时，在时间阈值T₂时间内无法恢复正常，则判定身体状况已经出现异常，患者无法自主控制轮椅运行，此时需要采取应急措施。

S5、轮椅采取应急措施：检测到患者出现异常情况后，系统将采取应急措施，轮椅自动降速至安全速度后再缓慢停止，并发出警报。为了防止误判，患者可以自主关闭警报，若患者未及时应答，则启动呼救系统，即根据预设的手机号发送紧急短信同时呼叫医疗中心。

本发明有效实现了一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅；通过压力传感器的布置有效实现了患者的坐姿监测；通过测距传感器的布置有效实现了患者头颈部和轮椅之间的距离监测；通过融合两种传感器的数据有效判定了患者因身体状况不当引起的异常坐姿，能减少对患者正常坐姿变动的误判；该系统使用简单、易于在轮椅上集成、成本低，有利于及时发现患者身体异常状况并及时采取应急措施；该系统还通过初始化这一步骤实现了轮椅的个性化监测、个性化异常状态判断，在很大程度上保证了用户在使用轮椅时的安全性和舒适性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅，其特征在于：该轮椅包括：

数据采集模块，用于采集患者的坐姿压力、头颈部与轮椅的多方位距离。

主控制器，根据所采集到的坐姿压力判断当前坐姿状态、根据采集到的三个距离数据来判定头颈部的当前位置，综合确定当前身体状态，在异常情况时向运动控制模块发出指令应急控制轮椅，以防患者因失去自主控制力而发生安全事故；

运动控制模块，用于控制轮椅的电机转速，达到适当调速的目的；

语音报警模块，用于在使用者出现异常身体状态时发出报警，如患者是临时身体姿态异常并处于自主控制下，触动解除警报按键并启动轮椅运行；如患者未及时应答，则启动呼救系统，即根据预设的手机号发送紧急短信同时呼叫医疗中心；

电源管理模块，用于为主控制器、数据采集模块和语音报警模块提供工作电压。

2.根据权利要求1所述一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅，其特征在于：所述数据采集模块包括安放在椅背最顶端边缘处的测距传感器、椅面上的压力传感器；

测距传感器，用于检测头颈部相对于轮椅的位置；测距传感器共三个，即测距传感器A、测距传感器B和测距传感器C，分别等距安装在椅背最顶端边缘处，其中测距传感器B处于该边缘中心，测距传感器A和测距传感器C处于该边缘两边；

压力传感器设置在椅面区域，并将检测到的压力数值传输给主控制器进行坐姿判断；考虑到人体正常坐姿下的关键受力位点，压力传感器布局方式为：根据成年人身体比例，在人体坐在椅面上坐骨结节、大腿中部处放置适当数量的压力传感器，左右对称；在椅面建立相对参考坐标系，以传感器的几何中心为原点，再以正常坐姿下的压力中心点为参考点来判别坐姿。

3.根据权利要求2所述一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅，其特征在于：以所述测距传感器A、测距传感器B和测距传感器C所处边缘，即椅背最顶端作为空间坐标系中的y轴，其中测距传感器B定义为原点，则另外两个测距传感器A和C相对坐标为(0，±y，0)；同时在正常姿态下，患者的头部注视方向与空间坐标系中的X轴重合，头部所处位置也高于椅背最顶端边缘；测距传感器A、测距传感器B和测距传感器C分别与水平面以α、β、γ三个角度放置在椅背边缘处，分别测到到头颈部的距离为Lα、Lβ、Lγ，根据已知条件算出头颈部的空间坐标位置

其中ε为关于患者头部大小的偏差。

4.根据权利要求2所述一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅，其特征在于：所述压力中心点根据压力传感器的相对坐标和压力数值推算得来，即设压力中心点的坐标为(x₀，y₀)，传感器坐标分别为(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，(x₃，y₃)，(x₄，y₄)……(x_n，y_n)，受力分别为f₁，f₂，f₃，f₄……f_n；相应的

5.根据权利要求1所述一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅，其特征在于：所述运动控制模块，用于控制轮椅两个电机运转，接收电动推杆发出的控制信号，以及接收主控制器下达的相应命令控制电机转速变化，从而达到调速的作用。

6.根据权利要求1所述一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅，其特征在于：所述语音警报模块，用于患者异常状态的报警提示，其中还包括了对应的解除警报按键，如患者是临时身体姿态异常并处于自主控制下，复位提示并启动轮椅运行；如患者未及时应答，则启动呼救系统，即根据预设的手机号发送紧急短信同时呼叫医疗中心。

7.根据权利要求1所述一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅，其特征在于：所述电源管理模块包括电源、电压转换电路和系统启动装置，系统启动装置作为系统电源开关，长按开关进入系统初始化，使用者在正常姿态下坐上轮椅，待轮椅采集多次正常坐姿和头颈部位置数据后计算出初始压力中心点、初始头颈部位置，轮椅进行正常运行。

8.根据权利要求1所述一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅，其特征在于：所述主控制器为数据分析模块和系统控制模块，根据采集到的压力值判定当前坐姿，以及根据采集到的三个距离数据来判定头颈部的当前位置，最终融合判定患者是否处于异常状态，并给运动控制模块发出指令控制轮椅减速；

所述主控制器与运动控制模块相连，基于H桥的双电机驱动器控制与轮椅相连的电机运动，通过改变PWM信号的脉宽，从而改变输出电压的大小来改变电机的转速。

9.根据权利要求8所述一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅，其特征在于：所述主控制器将接收到的压力中心点与参考点进行比较，当压力中心点参考点的阈值之内时，判定为坐姿正常；当压力中心点处于参考点的阈值之外，则判定为异常状态；

理想状态下正常坐姿下的参考点为(0,0)，若因坐姿变动计算出来的压力中心点在(±A，±A)范围内，则表明坐姿正常；计算出来的压力中心点与参考点前后左右各相距A厘米为判定坐姿是否正常的阈值，A＝5-10cm。

10.根据权利要求9所述一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅，其特征在于：所述正常坐姿下，患者的头颈部中心空间位置是在XOZ面上，即空间坐标位置为(x₀，0，z₀)；不同的身高患者，正常状态下其头颈部空间坐标位置也有所不同，z轴坐标相差较大。

11.根据权利要求10所述一种监测患者坐姿异常和应急控制的轮椅，其特征在于：当患者头颈部后倾时，x轴坐标会越来越接近原点，便可判定为异常；当患者头颈部前倾或者耷拉下来的时候，x轴坐标会正向前移动阈值A厘米，A＝5-10cm，z轴坐标会轻微减小，因此只需检测当前x轴坐标与初始坐标是否相差在阈值A厘米之内，若在范围内便可判定为正常；当患者头颈部左右倾时，y轴坐标会变动大概阈值B厘米，B＝10-20cm，z轴坐标会轻微减小，因此只需检测当前y轴坐标与初始坐标是否相差在阈值B厘米之内，若在范围内便可判定为正常；但当患者头颈部前后左右倾斜幅度过大，会造成三个传感器至少一个会接收不到信号，此时也可判定为异常。

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