CN114376813B - 电动轮椅以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动轮椅以及控制方法，所述电动轮椅包括：轮椅操纵器、座椅、底盘和驱动轮，其中：所述座椅，设置旋转中心轴、旋转电机和锁定电机，其中，所述旋转中心轴，设置于所述座椅的中心位置，下端与所述底盘固定连接，与所述旋转电机接触；所述旋转电机，与座椅固定连接，用于驱动座椅转动；所述锁定电机，设置在所述座椅上，在轮椅操纵器的控制下，向所述底盘的定位孔插入锁定销，或拔出所述锁定销；所述轮椅操纵器，用于控制所述驱动轮、旋转电机和所述锁定电机，根据旋转电机的电流是否超过限制电流，判断所述锁定销是否处于定位孔中。采用上述技术方案，保证座椅稳定锁定，最大程度降低座椅未锁定的风险。

Description

电动轮椅以及控制方法

技术领域

本发明涉及电动轮椅技术领域，尤其涉及一种电动轮椅以及控制方法。

背景技术

电动轮椅是在传统手动轮椅的基础上，增加动力系统和驱动控制系统，主要目的是辅助行动受限人员。

由于受到结构、空间、稳定性和成本等因素的制约，电动轮椅的结构通常较为简单，器件较少。现有技术中，轮椅座椅转动到目标位置后，通过机械结构手动或者电动进行转动锁定，避免座椅误转动。

其中，存在的问题是，判断是否达到目标位置的方式，是通过视觉传感器或者角度传感器，使用视觉传感器，需要附带增加多种器件，在成本上会增加较多，在结构上较为复杂，可靠性较弱，同时视觉传感器存在响应慢和识别错误等风险；使用角度传感器，由于锁定结构通常会设置一定的位置空间，以保证可以有效和顺畅的锁定，因此在多次转动后，再次转动固定的角度，锁定结构中的部分结构可能会超出锁定范围，存在无法锁定的风险，而对于行动受限人员而言，是不能承担一丝风险的。

发明内容

发明目的：本发明提供一种电动轮椅以及控制方法，通过旋转电机的电流数值判断座椅是否锁定，旨在保证座椅稳定锁定，最大程度降低座椅未锁定的风险，同时，结构简单，降低成本；进一步的，为了避免锁定销未插入定位孔或未从定位孔拔出，设定旋转电机驱动座椅往复转动，并根据旋转电机的电流数值判断锁定销的状态。

技术方案：本发明提供一种电动轮椅，包括：轮椅操纵器、座椅、底盘和驱动轮，其中：所述驱动轮，与所述底盘连接；所述座椅，设置旋转中心轴、旋转电机和锁定电机，其中，所述旋转中心轴，设置于所述座椅的中心位置，下端与所述底盘固定连接，与所述旋转电机接触；所述旋转电机，与座椅固定连接，用于驱动座椅转动；所述锁定电机，设置在所述座椅上，在轮椅操纵器的控制下，向所述底盘的定位孔插入锁定销，或拔出所述锁定销；所述底盘，设置与所述锁定销对应的定位孔；所述轮椅操纵器，用于控制所述驱动轮、旋转电机和所述锁定电机，根据旋转电机的电流是否超过限制电流，判断所述锁定销是否处于定位孔中。

具体的，所述旋转中心轴套设齿轮，与所述旋转电机之间啮合。

具体的，所述底盘设置有两个定位孔，两个定位孔对称设置，定位孔的直径大于所述锁定销的直径。

具体的，在判断所述锁定销是否处于定位孔中时，以及在控制旋转电机驱动座椅完整转动前，控制旋转电机驱动座椅顺时针和逆时针转动固定角度或固定时间。

本发明还提供一种电动轮椅旋转的控制方法，采用上述的电动轮椅，包括：

锁定电机驱动锁定销从底盘的定位孔中拔出；

旋转电机驱动座椅转动标准角度；

锁定电机驱动锁定销插入底盘的定位孔；

旋转电机继续驱动，若旋转电机的电流超过限制电流，停止工作；若旋转电机的电流未超过限制电流，控制旋转电机驱动座椅顺时针和逆时针转动固定角度或固定时间。

具体的，在所述旋转电机驱动座椅转动标准角度之前，还包括：判断电动轮椅是否存在以下情形：

充电状态、行驶状态、控制故障以及座椅旋转过程中存在物理干扰；

如果存在以上情形，旋转电机不驱动座椅转动。

具体的，旋转电机驱动座椅转动标准角度后，旋转电机减速，锁定电机驱动锁定销插入底盘的定位孔，并继续驱动座椅转动补充角度；标准角度小于定位孔之间的角度。

具体的，在以下情形时执行锁定释放和检验步骤：

第一种情形：锁定电机驱动锁定销从底盘的定位孔中拔出后，若旋转电机的电流超过限制电流；第二种情形：锁定电机驱动锁定销插入底盘的定位孔后，若旋转电机的电流未超过限制电流；

所述锁定释放和检验步骤，包括：控制旋转电机驱动座椅顺时针和逆时针转动固定角度或固定时间，重复转动动作预定次数；

在转动过程中，检测旋转电机的电流与限制电流之间的关系。

具体的，所述第一种情形时，执行锁定释放和检验步骤的过程中，若旋转电机的电流未超过限制电流，旋转电机继续驱动座椅转动标准角度；若旋转电机的电流超过限制电流，则报警；所述第二种情形时，执行锁定释放和检验步骤的过程中，若旋转电机的电流超过限制电流，完成锁定动作；若旋转电机的电流未超过限制电流，则报警。

具体的，旋转电机根据上一次座椅转动的方向确定本次驱动座椅转动的方向，本次转动方向与上一次转动方向相反。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：保证座椅稳定锁定，最大程度降低座椅未锁定的风险；避免锁定销未插入定位孔或未从定位孔拔出。

附图说明

图1为本发明提供的电动轮椅的结构示意图；

1-轮椅操纵器；2-旋转电机；3-旋转中心轴；4-锁定电机；5-后定位孔；6-驱动电机；7-轮椅控制器；8-底盘；9-万向轮；10-前定位孔；11-座椅。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

参阅图1，其为本发明提供的电动轮椅的结构示意图。

本发明提供一种电动轮椅，包括：轮椅操纵器1、座椅11、底盘8和驱动轮，所述驱动轮，与所述底盘8连接；所述座椅11，设置旋转中心轴3、旋转电机2和锁定电机4，其中，所述旋转中心轴3，设置于所述座椅11的中心位置，下端与所述底盘8固定连接，与所述旋转电机2接触；所述旋转电机2，与座椅11固定连接，用于驱动座椅11转动；所述锁定电机4，设置在所述座椅11上，在轮椅操纵器1的控制下，向所述底盘8的定位孔插入锁定销，或拔出所述锁定销；所述底盘8，设置与所述锁定销对应的定位孔；所述轮椅操纵器1，用于控制所述驱动轮、旋转电机2和所述锁定电机4，根据旋转电机2的电流是否超过限制电流，判断所述锁定销是否处于定位孔中。

在具体实施中，驱动轮可以包括设置在轮椅前侧的万向轮9和后侧的主轮，主轮内设置有驱动电机6，可以在轮椅操纵器1驱动轮椅移动。

在具体实施中，座椅11被设置为可以相对于旋转中心轴3转动，两者之间可以通过轴承、滑轮等多种方式连接。

在具体实施中，底盘8上设置有与锁定销对应的定位孔，是指在座椅11转动到目标位置时，锁定销可以插入定位孔，实现座椅11转动的锁定，在锁定销从定位孔拔出之前，不能再次转动。

在具体实施中，本发明中涉及的锁定电机4驱动锁定销插入定位孔，或从定位孔拔出，并不直接指向锁定销已经实际插入定位孔，或已经实际从定位孔拔出，而是指向锁定电机4的相应的驱动动作，在锁定电机4的驱动下，锁定销可能没有实际插入定位孔，或没有实际从定位孔拔出。

在具体实施中，旋转电机2可以采用直流无刷电机，锁定电机4可以采用直线电机，通电时锁定销缩回，断电时锁定销伸出。在锁定销插入定位孔时，如果锁定销实际插入了定位孔，此时旋转电机2仍然处于驱动座椅11过程中，因此其中的电流的数值将会上升，在电流超过限制电流时，可以认定锁定销已经实际插入了定位孔之中，座椅11实现锁定。在实际操作中，基本可以杜绝未锁定的情形，可以十分有效的判断锁定销是否在定位孔之中。

在具体实施中，限制电流可以设置在旋转电机2的额定工作电流和最大工作电流之间。

在具体实施中，控制器7可以通过旋转电机2工作电压、电流等信号计算当前座椅11的旋转角度，并进行数据存储，由此判断座椅11是否转动至目标位置。

在具体实施中，在轮椅操纵器1可以安装在电动轮椅的扶手上，显示电动轮椅的运行参数、报警信息等，接收用户的控制电动轮椅的行驶、转向、旋转等动作指令，可以实际通过控制器7对旋转电机2、锁定电机4和驱动轮进行控制和电流的判断等工作。

本发明实施例中，所述旋转中心轴3套设齿轮，与所述旋转电机2之间啮合。

在具体实施中，旋转电机2的驱动轴旋转，带动座椅11转动。

本发明实施例中，所述底盘8设置有两个定位孔，两个定位孔对称设置，定位孔的直径大于所述锁定销的直径。

在具体实施中，底盘8上可以设置两个定位孔，分别为前定位孔10和后定位孔5，也可以设置其他数量的定位孔。定位孔的直径大于所述锁定销的直径，便于插入和拔出。

本发明实施例中，在判断所述锁定销是否处于定位孔中时，以及在控制旋转电机2驱动座椅11完整转动前，控制旋转电机2驱动座椅11顺时针和逆时针转动固定角度或固定时间。

在具体实施中，由于锁定销可能紧贴定位孔，产生一定的摩擦力，在锁定电机4驱动锁定销拔出时，无法实际拔出；由于座椅11转动后的位置可能与目标位置之间存在一定的偏差，锁定销无法实际插入定位孔。在根据旋转电机2的电流数值判断存在以上两种情况下的时候，可以控制电机驱动座椅11顺时针和逆时针转动固定角度或固定时间，也即先顺时针/逆时针转动，然后逆时针/顺时针转动，并可以重复一定次数，在往复转动的过程中，锁定电机4保持驱动锁定销的状态，同时根据旋转电机2的电流判断是否已经插入或拔出。通过旋转电机2的电流和往复转动的配合，可以十分有效的解决座椅11锁定中存在的问题，且无需人工或复杂的系统，可靠性强、稳定且不易故障。

本发明还提供一种电动轮椅旋转的控制方法，采用本发明实施例中提供的电动轮椅，包括：

锁定电机4驱动锁定销从底盘8的定位孔中拔出；

旋转电机2驱动座椅11转动标准角度；

锁定电机4驱动锁定销插入底盘8的定位孔；

旋转电机2继续驱动，若旋转电机2的电流超过限制电流，停止工作；若旋转电机2的电流未超过限制电流，控制旋转电机2驱动座椅11顺时针和逆时针转动固定角度或固定时间。

在具体实施中，由于轮椅操纵器1可能难以十分精确的计算座椅11转动的角度，因此，在座椅11转动完成后，锁定电机4驱动锁定销插入底盘8的定位孔，同时旋转电机2继续驱动(锁定电机4保持驱动动作)，一方面可以由此根据旋转电机2的电流判断锁定销是否实际插入定位孔，另一方面，也可以在座椅11未达到实际目标位置时，继续转动到目标位置。

本发明实施例中，在所述旋转电机2驱动座椅11转动标准角度之前，还包括：

判断电动轮椅是否存在以下情形：

充电状态、行驶状态、控制故障以及座椅11旋转过程中存在物理干扰；

如果存在以上情形，旋转电机2不驱动座椅11转动。

在具体实施中，物理干扰是指在座椅11转动过程中，包括座椅11在内的电动轮椅的部件，存在触碰到周围的情况。

本发明实施例中，旋转电机2驱动座椅11转动标准角度后，旋转电机2减速，锁定电机4驱动锁定销插入底盘8的定位孔，并继续驱动座椅11转动补充角度。

在具体实施中，以对称设置的前定位孔10和后定位孔5为例，两定位孔之间的角度是180°，由于是根据旋转电机2的电流确定锁定销是否实际插入定位孔，因此此时的锁定销通常是紧贴定位孔的，锁定销和另一个定位孔之间的角度是小于180°，因此，标准角度小于定位孔之间的角度，同时，在转动标准角度后，锁定销到达或接近定位孔位置，此时旋转电机2减速，继续转动补充角度，转动过程中锁定电机4保持驱动动作，便于锁定销插入定位孔。

本发明实施例中，在以下情形时执行锁定释放和检验步骤：

第一种情形：锁定电机4驱动锁定销从底盘8的定位孔中拔出后，若旋转电机2的电流超过限制电流；

第二种情形：锁定电机4驱动锁定销插入底盘8的定位孔后，若旋转电机2的电流未超过限制电流；

所述锁定释放和检验步骤，包括：控制旋转电机2驱动座椅11顺时针和逆时针转动固定角度或固定时间，重复转动动作预定次数；

在转动过程中，检测旋转电机2的电流与限制电流之间的关系。

在具体实施中，在第一种情形下，电流超过限制电流，表明锁定销没有实际从定位孔中拔出，需要通过往复转动调整位置实现拔出；在第二种情形下，电流未超过限制电流，表明锁定销没有实际插入定位孔，需要通过往复转动调整位置实现插入。在驱动座椅11顺时针和逆时针转动时，锁定电机4保持驱动锁定销的动作。

本发明实施例中，所述第一种情形时，执行锁定释放和检验步骤的过程中，若旋转电机2的电流未超过限制电流，旋转电机2继续驱动座椅11转动标准角度；若旋转电机2的电流超过限制电流，则报警；

所述第二种情形时，执行锁定释放和检验步骤的过程中，若旋转电机2的电流超过限制电流，完成锁定动作；若旋转电机2的电流未超过限制电流，则报警。

在具体实施中，在以上情况下，表明锁定销没有按照期望插入或拔出定位孔，且经过预定次数的往复转动调整后也没有实现，因此报警。

本发明实施例中，旋转电机2根据上一次座椅11转动的方向确定本次驱动座椅11转动的方向，本次转动方向与上一次转动方向相反。

Claims (8)

1.一种电动轮椅，其特征在于，包括：轮椅操纵器、座椅、底盘和驱动轮，其中：

所述驱动轮，与所述底盘连接；

所述座椅，设置旋转中心轴、旋转电机和锁定电机，其中，所述旋转中心轴，设置于所述座椅的中心位置，下端与所述底盘固定连接，与所述旋转电机接触；所述旋转电机，与座椅固定连接，用于驱动座椅转动；所述锁定电机，设置在所述座椅上，在轮椅操纵器的控制下，向所述底盘的定位孔插入锁定销，或拔出所述锁定销；

所述底盘，设置与所述锁定销对应的定位孔，设置有两个定位孔，两个定位孔对称设置，定位孔的直径大于所述锁定销的直径；

所述轮椅操纵器，用于控制所述驱动轮、旋转电机和所述锁定电机，旋转电机的电流超过限制电流时，判断所述锁定销处于定位孔中，旋转电机的电流没有超过限制电流时，判断所述锁定销没有处于定位孔中；在锁定电机驱动锁定销拔出时，通过旋转电机的电流数值判断，锁定销没有从定位孔拔出，或者在锁定电机驱动锁定销插入时，通过旋转电机的电流数值判断，锁定销没有插入定位孔，控制旋转电机驱动座椅顺时针和逆时针转动固定角度或固定时间，锁定电机保持驱动锁定销拔出或插入的状态，同时根据旋转电机的电流判断锁定销是否已经拔出或插入。

2.根据权利要求1所述的电动轮椅，其特征在于，所述旋转中心轴套设齿轮，与所述旋转电机之间啮合。

3.一种电动轮椅旋转的控制方法，其特征在于，采用根据权利要求1和2任意一项所述的电动轮椅，包括：

锁定电机驱动锁定销从底盘的定位孔中拔出；

旋转电机驱动座椅转动标准角度；

锁定电机驱动锁定销插入底盘的定位孔；

旋转电机继续驱动，若旋转电机的电流超过限制电流，停止工作；若旋转电机的电流未超过限制电流，控制旋转电机驱动座椅顺时针和逆时针转动固定角度或固定时间。

4.根据权利要求3所述的电动轮椅旋转的控制方法，其特征在于，在所述旋转电机驱动座椅转动标准角度之前，还包括：

判断电动轮椅是否存在以下情形：

充电状态、行驶状态、控制故障以及座椅旋转过程中存在物理干扰；

如果存在以上情形，旋转电机不驱动座椅转动。

5.根据权利要求4所述的电动轮椅旋转的控制方法，其特征在于，旋转电机根据上一次座椅转动的方向确定本次驱动座椅转动的方向，本次转动方向与上一次转动方向相反。

6.根据权利要求3所述的电动轮椅旋转的控制方法，其特征在于，旋转电机驱动座椅转动标准角度后，旋转电机减速，锁定电机驱动锁定销插入底盘的定位孔，并继续驱动座椅转动补充角度；标准角度小于定位孔之间的角度。

7.根据权利要求3或6所述的电动轮椅旋转的控制方法，其特征在于，在以下情形时执行锁定释放和检验步骤：

第一种情形：锁定电机驱动锁定销从底盘的定位孔中拔出后，若旋转电机的电流超过限制电流；

第二种情形：锁定电机驱动锁定销插入底盘的定位孔后，若旋转电机的电流未超过限制电流；

所述锁定释放和检验步骤，包括：控制旋转电机驱动座椅顺时针和逆时针转动固定角度或固定时间，重复转动动作预定次数；

在转动过程中，检测旋转电机的电流与限制电流之间的关系。

8.根据权利要求7所述的电动轮椅旋转的控制方法，其特征在于，所述第一种情形时，执行锁定释放和检验步骤的过程中，若旋转电机的电流未超过限制电流，旋转电机继续驱动座椅转动标准角度；若旋转电机的电流超过限制电流，则报警；

所述第二种情形时，执行锁定释放和检验步骤的过程中，若旋转电机的电流超过限制电流，完成锁定动作；若旋转电机的电流未超过限制电流，则报警。