CN201168134Y - 一种智能轮椅控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能轮椅控制系统，特别是一种用于安装有机械臂的智能轮椅控制系统。本实用新型由控制计算机、远程控制系统、机械臂控制系统和电动轮椅控制系统组成，控制计算机分别与机械臂控制系统和电动轮椅控制系统电信相连，远程控制系统与控制计算机通过无线网络进行通讯，可以通过操纵杆或者语音对系统发出指令进行操纵。本实用新型使智能轮椅与机械臂的操作变得十分便利并且具有很高的安全性，特别适合于一部分自理能力较差的老年人及残障人士，同时还配有远程控制系统，对于那些手活动不灵活的老年人或者残障人士，可以通过远程语音控制系统来操纵智能轮椅及机械臂。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能轮椅控制系统，特别是一种用于安装有机械臂的智能轮椅控制系统。
背景技术
随着社会文明的发展进步，保障和提高老年人以及残障人士等弱势群体的生活质量，已经越来越受到社会各界人士的普遍关注。大量研究表明，有效增强老年人以及残障人士的行动能力，不仅使得他们的日常生活变得方便，而且对他们的心理健康、自我评价、精神状态也有着深远的影响。因此，一种能为老年人提供方便的代步轮椅应运而生，并得到了广泛的推广应用。较早的轮椅是手动的，由人转动一个手轮前进，这需要消耗体力，不适合那些体力太弱以及残障人士使用。随后又发明了电动轮椅，这种电动轮椅一般包括车体，前后轮，驱动电机、操纵杆和电机驱动器，驱动电机由蓄电池供电，驱动后轮前进，坐在轮椅上的人只须按动操纵杆，即可实现轮椅的前进、后退及左右转弯。电动轮椅比手动轮椅有很大的进步，但仍存在一些问题，例如对于一部分自理能力较差的老年人及残障人士，一般的电动轮椅他们也无法操纵，还如使用者无法触及电动轮椅的控制器，身边又无人帮忙，即无法对电动轮椅进行任何操控，十分不便。
实用新型内容
本实用新型的目的，在于克服上述技术中的不足，综合考虑智能轮椅和机械臂所需完成的大范围移动操作的任务要求，提供一种操作更加方便，更加人性化控制系统，实现智能轮椅和机械臂的协调控制。
为了达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：一种智能轮椅控制系统，其所控制的部件包括一个可自由移动的电动轮椅和一个六自由度的机械臂，其中机械臂安装于智能轮椅一侧，机械臂由基座、肩部、上臂、前臂、手腕和夹指以及连接各部分的七个关节组成，基座内设有若干个为机械臂各关节提供动力的直流电机，其特征在于：所述控制系统，包括控制计算机、远程控制系统、机械臂控制系统和电动轮椅控制系统，其中，
控制计算机分别与机械臂控制系统和电动轮椅控制系统电信相连，远程控制系统与控制计算机通过无线网络进行通讯。
所述的远程控制系统包括远程计算机，该远程计算机内设有用于与控制计算机无线通讯的无线网卡。
所述的控制计算机安装于轮椅背部，包括与控制计算机电信相连的显示器、PCI-CAN卡、数字I/O卡、用于与远程控制系统无线通讯的无线网卡以及USB接口，其中，
PCI-CAN卡、数字I/O卡和用于与远程控制系统无线通讯的无线网卡均安装在控制计算机的插槽内。
所述的机械臂控制系统包括关节电机控制器、关节限位开关、摄像头、操纵杆，其中，
所述的关节电机控制器与控制计算机上的PCI-CAN卡电信相连，并分别与七组直流电机电信相连；
所述的关节限位开关与控制计算机上的数字I/O卡电信相连；
所述的摄像头设于机械臂的腕关节上，通过USB接口与控制计算机相连；
所述的操纵杆与控制计算机通过USB接口或无线网络相连。
所述的电动轮椅控制系统包括防跌落机构、防碰撞机构、操纵杆、摄像头、DSP运动控制卡和电机驱动器，其中，
所述的DSP运动控制卡通过RS232串口与控制计算机通讯，还分别与操纵杆、电机驱动器电信相连；
所述的摄像头设于车体上，通过USB接口与控制计算机相连；
所述的防碰撞机构包括前方防碰撞机构和后方防碰撞机构，防碰撞机构包括缓冲杆、回位弹簧和碰撞开关，回位弹簧连接在缓冲杆与车体之间，碰撞开关与回位弹簧相连由回位弹簧触动其开关动作，并将开关信号传输给DSP运动控制卡；
所述的前方防碰撞机构连接在脚踏板上，其缓冲杆伸出在脚踏板的前方；所述的后方防碰撞机构设置在车体下部的后缘，其缓冲杆伸出在两后轮的后方；
所述的防跌落机构包括两个红外测距传感器，两个红外测距传感器分别设置在两脚踏板的下侧面并分别与DSP运动控制卡的接口相连。
本实用新型使智能轮椅与机械臂的操作变得十分便利并且具有很高的安全性，特别适合于一部分自理能力较差的老年人及残障人士，同时还配有远程控制系统，对于那些手不灵活的老年人或者残障人士，可以通过远程语音控制系统来操纵智能轮椅与机械臂，具有很好的市场前景。
附图说明
图1是本实用新型智能轮椅控制系统的结构示意图；
图中，1为远程控制系统，2为机械臂控制系统，3为电动轮椅控制系统，4为控制计算机。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：
参见图1，一种智能轮椅控制系统，其所控制的部件包括一个可自由移动的电动轮椅和一个六自由度的机械臂，其中机械臂安装于智能轮椅一侧，机械臂由基座、肩部、上臂、前臂、手腕和夹指以及连接各部分的七个关节组成，基座内设有若干个为机械臂各关节提供动力的直流电机，其特征在于：所述控制系统，包括控制计算机4、远程控制系统1、机械臂控制系统2和电动轮椅控制系统3，其中，
控制计算机4分别与机械臂控制系统2和电动轮椅控制系统3电信相连，远程控制系统1与控制计算机4通过无线网络进行通讯。
所述的远程控制系统1包括远程计算机、MIC和操纵杆，该远程计算机内设有用于与控制计算机无线通讯的无线网卡，远程计算机分别与MIC和操纵杆电信相连。
所述的控制计算机4安装于轮椅背部，包括与控制计算机4电信相连的显示器、PCI-CAN卡、数字I/O卡、用于与远程控制系统无线通讯的无线网卡以及USB接口，其中，
PCI-CAN卡、数字I/O卡和用于与远程控制系统无线通讯的无线网卡均安装在控制计算机的插槽内。
所述的机械臂控制系统2包括关节电机控制器21、关节限位开22关、摄像头23、操纵杆24，其中，
所述的关节电机控制器21与控制计算机4上的PCI-CAN卡电信相连，并分别与七组直流电机25电信相连；
所述的关节限位开关22与控制计算机4上的数字I/O卡电信相连；
所述的摄像头23设于机械臂的腕关节上，通过USB接口与控制计算机4相连；
所述的操纵杆24与控制计算机4通过USB接口或无线网络相连。
所述的电动轮椅控制系统3包括防跌落机构33、防碰撞机构32、操纵杆34、摄像头36、DSP运动控制卡31和电机驱动器35，其中，
所述的DSP运动控制卡31通过RS232串口与控制计算机4通讯，还分别与操纵杆34、电机驱动器35电信相连；
所述的摄像头36设于车体上，通过USB接口与控制计算机4相连；
所述的防碰撞机构32包括前方防碰撞机构和后方防碰撞机构，防碰撞机构32包括缓冲杆、回位弹簧和碰撞开关，回位弹簧连接在缓冲杆与车体之间，碰撞开关与回位弹簧相连由回位弹簧触动其开关动作，并将开关信号传输给DSP运动控制卡31；
所述的前方防碰撞机构连接在脚踏板上，其缓冲杆伸出在脚踏板的前方；所述的后方防碰撞机构设置在车体下部的后缘，其缓冲杆伸出在两后轮的后方；
所述的防跌落机构33包括两个红外测距传感器，两个红外测距传感器分别设置在两脚踏板的下侧面并分别与DSP运动控制卡31的接口相连。
本实用新型具体使用方法说明如下：
当用户坐在轮椅上，想操纵本实用新型拿取桌上的饮料瓶。可以通过轮椅上的操纵杆34操纵轮椅行至桌子附近停下。打开机械臂操纵开关，通过操纵杆24控制机械臂的7个关节的回转、俯仰、摇摆和抓取动作，使夹指到达指定的位置和姿态，抓取饮料瓶。进而操纵机械臂将将饮料瓶送至用户嘴边，用户通过吸管将饮料吸入口中。饮用完毕，用户可通过操纵杆控制机械臂，将饮料瓶放回桌上。
或者，当用户不在轮椅上，而想通过远程控制来操纵智能轮椅拿取桌上的饮料瓶。可以通过MIC输入语音控制指令或者操纵与远程计算机相连的操纵杆，操纵轮椅行至桌子附近停下。打开机械臂操纵开关，通过操纵杆控制机械臂的7个关节的回转、俯仰、摇摆和抓取动作，使夹指到达指定的位置和姿态，抓取饮料瓶。进而操纵机械臂将将饮料瓶送至用户嘴边，用户通过吸管将饮料吸入口中。饮用完毕，用户可通过操纵杆控制机械臂，将饮料瓶放回桌上。
以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (5)
1.一种智能轮椅控制系统，其所控制的部件包括一个可自由移动的电动轮椅和一个六自由度的机械臂，其中机械臂安装于智能轮椅一侧，机械臂由基座、肩部、上臂、前臂、手腕和夹指以及连接各部分的七个关节组成，基座内设有若干个为机械臂各关节提供动力的直流电机，其特征在于：所述控制系统，包括控制计算机、远程控制系统、机械臂控制系统和电动轮椅控制系统，其中，
控制计算机分别与机械臂控制系统和电动轮椅控制系统电信相连，远程控制系统与控制计算机通过无线网络进行通讯。
2.根据权利要求1所述的智能轮椅控制系统，其特征在于：所述的远程控制系统包括远程计算机，该远程计算机内设有用于与控制计算机无线通讯的无线网卡。
3.根据权利要求1所述的智能轮椅控制系统，其特征在于：所述的控制计算机安装于轮椅背部，包括与控制计算机电信相连的显示器、PCI-CAN卡、数字I/O卡、用于与远程控制系统无线通讯的无线网卡以及USB接口，其中，
PCI-CAN卡、数字I/O卡和用于与远程控制系统无线通讯的无线网卡均安装在控制计算机的插槽内。
4.根据权利要求1所述的智能轮椅控制系统，其特征在于：所述的机械臂控制系统包括关节电机控制器、关节限位开关、摄像头、操纵杆，其中，
所述的关节电机控制器与控制计算机上的PCI-CAN卡电信相连，并分别与七组直流电机电信相连；
所述的关节限位开关与控制计算机上的数字I/O卡电信相连；
所述的摄像头设于机械臂的腕关节上，通过USB接口与控制计算机相连；
所述的操纵杆与控制计算机通过USB接口或无线网络相连。
5.根据权利要求1所述的智能轮椅控制系统，其特征在于：所述的电动轮椅控制系统包括防跌落机构、防碰撞机构、操纵杆、摄像头、DSP运动控制卡和电机驱动器，其中，
所述的DSP运动控制卡通过RS232串口与控制计算机通讯，还分别与操纵杆、电机驱动器电信相连；
所述的摄像头设于车体上，通过USB接口与控制计算机相连；
所述的防碰撞机构包括前方防碰撞机构和后方防碰撞机构，防碰撞机构包括缓冲杆、回位弹簧和碰撞开关，回位弹簧连接在缓冲杆与车体之间，碰撞开关与回位弹簧相连由回位弹簧触动其开关动作，并将开关信号传输给DSP运动控制卡；
所述的前方防碰撞机构连接在脚踏板上，其缓冲杆伸出在脚踏板的前方；所述的后方防碰撞机构设置在车体下部的后缘，其缓冲杆伸出在两后轮的后方；
所述的防跌落机构包括两个红外测距传感器，两个红外测距传感器分别设置在两脚踏板的下侧面并分别与DSP运动控制卡的接口相连。
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