CN112569057A - 一种机能辅助装置的运行控制方法及运行控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机能辅助装置运行控制方法及运行控制系统，该方法包括接收用户的运行指令，控制机能辅助装置切换至座椅状态；根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止，直至行进至目标位置；控制机能辅助装置再次切换为与目标位置的环境相匹配的状态，并完成与目标位置的环境对接；其中，状态包括座椅状态、展平状态和带倾角展开状态。通过该机能辅助装置的运行控制方法及运行控制系统，只需通过简单的点击操作或者其他人的简单遥控操纵，即可自动完成一系列辅助自理行为，对于用户来说，使用更便捷、操作更简单人性化，增强了用户的体验感受。

Description

一种机能辅助装置的运行控制方法及运行控制系统

技术领域

本发明涉及机能辅助技术领域，尤其涉及一种机能辅助装置的运行控制方法及运行控制系统。

背景技术

行走机能是人体重要的机能，对于丧失了行走机能的人而言，其移动移位需要依靠轮椅辅助，很大程度上仍然需要高度依赖护理人员从旁协助，耗费较多的人力、物力。且目前轮椅的各项运行动作操作比较复杂，不能完全实现自动化功能，极不便利，使得失能人士生活上的自由度、自主性都受到了极大限制。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种机能辅助装置，以解决现有技术中的用于辅助行走的轮椅操作复杂、不能实现自动运行的问题。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种机能辅助装置的运行控制方法，包括以下步骤：

接收用户的运行指令，控制机能辅助装置切换至座椅状态；

根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止，直至行进至目标位置；

控制机能辅助装置再次切换为与目标位置的环境相匹配的状态，并完成与目标位置的环境对接；其中，所述状态包括座椅状态、展平状态和带倾角展开状态。

进一步地，所述根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止的步骤包括：

当运行指令为前进行进时，控制机能辅助装置的两前向轮毂电机正转或者前向轮毂电机、后向轮毂电机同时正转；

当运行指令为后退行进时，控制机能辅助装置的两后向轮毂电机反转；

当运行指令为转弯行进时，控制机能辅助装置的两前向轮毂电机差速转动。

进一步地，所述根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止的步骤还包括：

当机能辅助装置的测距传感器测得与目标位置的距离小于或等于预设值时，或者当机能辅助装置的磁性传感器与目标位置处的磁性点相对时，控制机能辅助装置的前向轮毂电机和后向轮毂电机均停止运转。

进一步地，所述根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止的步骤还包括：

当机能辅助装置的平衡传感器检测到与水平面之间的角度大于或等于第一预设角度时，控制机能辅助装置的平衡电机运转维持平衡。

进一步地，所述根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止的步骤还包括：

当机能辅助装置的扶手测距传感器检测到扶手与所支撑人体之间的距离超出预设范围时，控制机能辅助装置的扶手调节电机运转。

进一步地，所述控制机能辅助装置再次切换为与目标位置的环境相匹配的状态的步骤包括：

当目标位置环境为适于人体坐立姿势时，则控制所述机能辅助装置的折叠电机运转，折叠为座椅状态；

当目标位置环境为适于人体平躺姿势时，则控制所述机能辅助装置的展开电机运转，展开为展平状态；

当目标位置环境为适于人体站立姿势时，则控制所述机能辅助装置的展开电机运转，展开为带倾角展开状态。

进一步地，所述控制机能辅助装置再次切换为与目标位置的环境相匹配的状态的步骤具体为的步骤还包括：

当机能辅助装置的倾角传感器检测到机能辅助装置的折叠或展开角度达到第二预设角度时，控制折叠电机或展开电机停止运转。

进一步地，所述完成与目标位置的环境对接的步骤具体为：

机能辅助装置的测距传感器检测机能装置的高度，并得出机能辅助装置与所处环境地面的高度差值；

启动升/降电机调节所述机能辅助装置的整体高度，直到所述高度差值小于或等于预设高度差值。

进一步地，所述运行控制方法步骤还包括：

检测各电机轴的转动位置，当电机轴转动到初始位置时，清空对应电机的历史位置数据。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种机能辅助装置的运行控制系统，该运行控制系统包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的控制程序，所述处理器执行所述控制程序时实现上述的运行控制方法。

与现有技术相比，本发明的机能辅助装置的运行控制方法及运行控制系统至少具有如下有益效果：

通过该机能辅助装置的运行控制方法及运行控制系统，通过接收用户的运行指令，自动设定目标位置，并可自动规划路径；规划好路径后，机能辅助装置会直接切换为座椅状态，按照规划路径自动到达目标位置，完成目标位置对接。通过上述方法只需通过简单的点击操作或者其他人的简单操纵，即可自动完成一系列辅助自理行为，对于用户来说，使用更便捷、操作更简单人性化，增强了用户的体验感受。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的机能辅助装置的运行控制方法一实施例的流程示意图；

图2示出了图1中步骤S200的一实施例的具体流程示意图；

图3示出了步骤S200的另一实施例的流程示意图；

图4示出了步骤S200的又一实施例的流程示意图；

图5示出了步骤S200的再一实施例的流程示意图；

图6示出了步骤S300的一实施例的具体流程示意图；

图7示出了步骤S300的另一实施例的流程示意图；

图8示出了步骤S300的又一实施例的流程示意图；

图9示出了本发明实施例提供的机能辅助装置的运行控制方法另一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例

如图1所示，本发明提出一种机能辅助装置的运行控制方法，参照图1，该运行控制方法包括以下步骤：

S100：接收用户的运行指令，控制机能辅助装置切换至座椅状态；

S200：根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止，直至行进至目标位置；

S300：控制机能辅助装置再次切换为与目标位置的环境相匹配的状态，并完成与目标位置的环境对接；其中，所述状态包括座椅状态、展平状态和带倾角展开状态。

在本实施例中，机能辅助装置通常用于辅助老人或者行动不便人群的完成上下床，站立，上厕所，沐浴，出行等行为。每一个行为所需到达的目标位置不同，所对应的控制指令也不同；该机能辅助装置的显示屏上可以设置多个目标位置的一键到达按钮作为用户的运行指令触发按钮，也可以通过机能辅助装置的遥控手柄或者霍尔操纵手柄来实现运行指令发送。

本实施例以一键到达按钮为例进行说明，该机能辅助装置首先接收用户所选择的运行指令，譬如，一键如厕、一键沐浴等，根据所选择的指令，机能装置会自动设定目标位置，并可自动规划路径；规划好路径后，此时，机能辅助装置会直接切换为座椅状态，即该机能辅助装置在行进之前会自动折叠成座椅形式，控制轮毂电机运转完成前进、后退、转弯等行进动作，直到到达目标位置；并可以在行进过程中控制其他的电机运转来实现行进更稳定等效果。

到达目标位置后，该机能辅助装置又能自动变换为与目标位置的环境相匹配的状态，譬如，一键如厕指令下，该机能辅助装置在到达马桶所在的目标位置后，则会保持原座椅状态不变，并完成机能辅助装置与马桶的对接，使得老人或失能人士坐在机能辅助装置上即可轻松方便地完成如厕过程。再譬如，一键沐浴指令下，该机能辅助装置在到达卫生间或者淋浴室的淋浴喷头所在的目标位置后，则会展开为展平状态，并完成机能辅助装置与淋浴喷头的对接，辅助老人或失能人士站立，从而轻松方便地完成沐浴过程。其他辅助过程均参照上述实施例，在此，不一一赘述。

参照图2，步骤S200中，根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止的步骤具体包括：

步骤S210：当运行指令为前进行进时，控制机能辅助装置的两前向轮毂电机正转或者前向轮毂电机、后向轮毂电机同时正转；

步骤S220：当运行指令为后退行进时，控制机能辅助装置的两后向轮毂电机反转；

步骤S230：当运行指令为转弯行进时，控制机能辅助装置的两前向轮毂电机差速转动。

其中，上述步骤S210-步骤S230为并列步骤，在机能辅助装置行进过程中，可根据实际情况运行，先后顺序不限。

当机能辅助装置设定好导航路径后，将沿导航路径行进至目标位置。在此过程中，可能会交叉进行步骤步骤S210-步骤S230中的一种或多种，具体视导航路径而定。当遇到障碍物时，该机能辅助装置也可通过后退或者转弯等操作，避开障碍物行进。

另外，当运行过程中，有坡度或者需要越障，轮毂电机可由两驱形式变换为全时四驱形式，爬坡或者越障效果更好。

参照图3，在一些实施例中，步骤S200中，根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止的步骤还包括：

步骤S240：当机能辅助装置的测距传感器测得与目标位置的距离小于或等于预设值时，或者当机能辅助装置的磁性传感器与目标位置处的磁性点相对时，控制机能辅助装置的前向轮毂电机和后向轮毂电机均停止运转。

测距传感器可采用超声波测距传感器或者激光测距传感器中的一种或者二者结合。在本实施例中，采用二者结合的方式实现。激光测距传感器能够补偿超声波测距传感器遇到吸声物体容易受到到干扰而测量不准的问题，超声波测距传感器能够补偿激光测距传感器检测不到透明物体而造成的测量结果不准的问题；通过激光测距传感器与超声波测距传感器相互补偿校正，测距的准确性大大提升。当测距传感器测量的距离小于或等于预设值时，说明已到达目标位置，机能辅助装置可直接与目标位置的环境进行对接动作。

当然，上述测距传感器也可用于机能辅助装置在行进过程中避开障碍物使用。

由于目标位置附近可能存在一些不透明的物体使得激光或超声波均无法穿透，譬如衣服、床单等，此时可通过磁传感器与目标位置的磁性点是否处于相对位置来判定是否到达目标位置，这样更进一步提高测距的准确性。

当到达目标位置时，则控制各轮毂电机停止运转，启动后续的对接过程。

参照图4，在一些实施例中，步骤S200中，根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止的步骤还包括：

步骤S250：当机能辅助装置的平衡传感器检测到与水平面之间的角度大于或等于第一预设角度时，控制机能辅助装置的平衡电机运转维持平衡。

其中，步骤S210-步骤S230以及步骤S250为并列步骤，在机能辅助装置行进过程中，可根据实际情况运行，先后顺序不限。

在机能辅助装置的行进过程中，在运行环境中可能会存在自然坡度的情况或者机能辅助装置本身因素造成的倾斜情况，此时，平衡传感器(在本实施例中，采用陀螺仪)会检测到机能辅助装置与水平面存在一定角度，当该角度大于或等于第一预设角度时，说明机能辅助装置处于倾斜状态；这时，机能辅助装置会自动启动平衡电机(该平衡电机可在节能辅助装置的前后左右四个方向均设置)，控制机能辅助装置在前-后方向或者左-右方向均保持平衡，避免发生安全事故。

参照图5，在一些实施例中，步骤S200中，根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止的步骤还包括：

步骤S260：当机能辅助装置的扶手测距传感器检测到扶手与所支撑人体之间的距离超出预设范围时，控制机能辅助装置的扶手调节电机运转。

其中，步骤S210-步骤S230以及步骤S260为并列步骤，在机能辅助装置行进过程中，可根据实际情况运行，先后顺序不限。

在本实施例中，机能辅助装置可自动根据使用人的体型调节扶手与人体之间的距离，当距离过小时，通过控制扶手调节电机向一方向转动带动扶手向外侧移动；当距离过大时，通过控制扶手调节电机向反方向转动带动扶手向内侧移动；最终使得扶手与人体始终保持一最适宜的距离，大大提升了用户的使用体验。

参照图6，步骤S300中，控制机能辅助装置再次切换为与目标位置的环境相匹配的状态的步骤具体为：

步骤S310：当目标位置环境为适于人体坐立姿势时，则控制所述机能辅助装置的折叠电机运转，折叠为座椅状态；

步骤S320：当目标位置环境为适于人体平躺姿势时，则控制所述机能辅助装置的展开电机运转，展开为展平状态；

步骤S330：当目标位置环境为适于人体站立姿势时，则控制所述机能辅助装置的展开电机运转，展开为带倾角展开状态。

其中，步骤S310-步骤S330为并列步骤，在机能辅助装置的状态切换过程中，可根据实际情况进行切换，先后顺序不限。

步骤S310所对应的目标位置环境可以为任意位置，主要为了到达用户想去的目标位置。

步骤S320所对应的目标位置环境可以为床，通过该步骤，可辅助老人或者失能人士上下床，并可自动检测床的位置和高度，无缝对接，老人或者失能人士只需翻身或者挪移便可从床挪移到机能辅助装置上面，或者从辅助机能装置挪移到床上。

步骤S330所对应的目标位置环境可以为任意位置，主要为了到达用户想去的目标位置后，辅助起立。按照人体工学，支撑后背、臀部和腿部直立，用户可以直接由坐或躺，变成直立状态，如需行走，解开安全装置便可出行。

参照图7，在一些实施例中，步骤S300中，控制机能辅助装置再次切换为与目标位置的环境相匹配的状态的步骤具体为的步骤还包括：

步骤S340：当机能辅助装置的倾角传感器检测到机能辅助装置的折叠或展开角度达到第二预设角度时，控制折叠电机或展开电机停止运转。

各种状态的切换过程是否到位，通过倾角传感器来检测，该倾角传感器可设置多个，分别检测座椅状态或者展平状态或者带倾角展开状态的切换是否精准到位。当折叠角度达到预设角度时，说明机能辅助装置的座椅状态已切换到位；当展开角度达到预设角度时，说明机能辅助装置的展平状态或者带倾角展开状态以切换到位，通过倾角传感器的设置，提升了状态切换的精准度，同时提升了用户使用体验。

在本实施例中，各个状态的预设角度可根据实际设定，在此不作限定。

参照图8，步骤S300中，完成与目标位置的环境对接的步骤具体为：

步骤S350：机能辅助装置的测距传感器检测机能装置的高度，并得出机能辅助装置与机能装置的高度差值；

步骤S360：启动升/降电机调节所述机能辅助装置的整体高度，直到所述高度差值小于或等于预设高度差值。

机能辅助装置在与目标位置的对接过程中，最重要的是需与目标位置的高度对接成功。通过测距传感器检测机能辅助装置与目标位置环境的高度差值来判断技能辅助装置与目标位置环境的高度是否匹配；当高度差值小于或等于预设高度差值，说明机能辅助装置的高度与目标位置环境的高度时匹配的，可完成对接动作。譬如，机能辅助装置与床或者马桶对接时，机能辅助装置的高度需与床或马桶的高度匹配，才能辅助老人或者失能人士顺利完成上下床行为或者如厕行为。

进一步地，参照图9，所述运行控制方法步骤还包括：

步骤S400：检测各电机轴的转动位置，当电机轴转动到初始位置时，清空对应电机的历史位置数据。

为了防止传感器的累计误差，在各个电机运转的时候，可通过检测各个电机轴是否回到初始位置来判断是否对电机的运转数据清零。当电机轴回到初始位置时，则会触发相应的光电开关传感器，对电机运转的数据清零，从而消除传感器的累计的误差。

此外，本节能辅助装置还可通过干簧管接近传感器来检测扶手、脚踏板的折叠动作，当干簧管接近传感器检测到扶手或者脚踏板折叠到一定角度的时候，则控制扶手或脚踏板的折叠电机停止运转。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了上述实施例中方法对应的运行控制系统，该运行控制系统包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的控制程序，所述处理器执行所述控制程序时实现上述的运行控制方法。该运行控制系统的原理及有益效果均参照前述方法实施例，在此，不一一赘述。

该机能辅助装置的运行控制系统，通常采用了CAN现场总线的通讯方式，机能辅助装置中的电机之间通过CAN总线连接，最终连接于控制系统。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种机能辅助装置的运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收用户的运行指令，控制机能辅助装置切换至座椅状态；

根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止，直至行进至目标位置；

控制机能辅助装置再次切换为与目标位置的环境相匹配的状态，并完成与目标位置的环境对接；其中，所述状态包括座椅状态、展平状态和带倾角展开状态。

2.根据权利要求1所述的机能辅助装置的运行控制方法，其特征在于，所述根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止的步骤包括：

当运行指令为前进行进时，控制机能辅助装置的两前向轮毂电机正转或者前向轮毂电机、后向轮毂电机同时正转；

当运行指令为后退行进时，控制机能辅助装置的两后向轮毂电机反转；

当运行指令为转弯行进时，控制机能辅助装置的两前向轮毂电机差速转动。

3.根据权利要求2所述的机能辅助装置的运行控制方法，其特征在于，所述根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止的步骤还包括：

当机能辅助装置的测距传感器测得与目标位置的距离小于或等于预设值时，或者当机能辅助装置的磁性传感器与目标位置处的磁性点相对时，控制机能辅助装置的前向轮毂电机和后向轮毂电机均停止运转。

4.根据权利要求2所述的机能辅助装置的运行控制方法，其特征在于，所述根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止的步骤还包括：

当机能辅助装置的平衡传感器检测到与水平面之间的角度大于或等于第一预设角度时，控制机能辅助装置的平衡电机运转维持平衡。

5.根据权利要求2所述的机能辅助装置的运行控制方法，其特征在于，所述根据用户的运行指令或者根据机能辅助装置各传感器传送的数据，控制机能辅助装置相应的电机运转或停止的步骤还包括：

当机能辅助装置的扶手测距传感器检测到扶手与所支撑人体之间的距离超出预设范围时，控制机能辅助装置的扶手调节电机运转。

6.根据权利要求1所述的机能辅助装置的运行控制方法，其特征在于，所述控制机能辅助装置再次切换为与目标位置的环境相匹配的状态的步骤包括：

当目标位置环境为适于人体坐立姿势时，则控制所述机能辅助装置的折叠电机运转，折叠为座椅状态；

当目标位置环境为适于人体平躺姿势时，则控制所述机能辅助装置的展开电机运转，展开为展平状态；

当目标位置环境为适于人体站立姿势时，则控制所述机能辅助装置的展开电机运转，展开为带倾角展开状态。

7.根据权利要求6所述的机能辅助装置的运行控制方法，其特征在于，所述控制机能辅助装置再次切换为与目标位置的环境相匹配的状态的步骤具体为的步骤还包括：

当机能辅助装置的倾角传感器检测到机能辅助装置的折叠或展开角度达到第二预设角度时，控制折叠电机或展开电机停止运转。

8.根据权利要求2所述的机能辅助装置的运行控制方法，其特征在于，所述完成与目标位置的环境对接的步骤具体为：

机能辅助装置的测距传感器检测机能辅助装置的高度，并得出机能辅助装置与目标位置的环境地面的高度差值；

启动升/降电机调节所述机能辅助装置的整体高度，直到所述高度差值小于或等于预设高度差值。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的机能辅助装置的运行控制方法，其特征在于，所述运行控制方法步骤还包括：

检测各电机轴的转动位置，当电机轴转动到初始位置时，清空对应电机的历史位置数据。

10.一种机能辅助装置的运行控制系统，其特征在于，所述运行控制系统包括存储器、处理器、及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的控制程序，所述处理器执行所述控制程序时实现如权利要求1-9中任意一项所述的运行控制方法。

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