CN202136503U - 一种语音控制避障轮椅 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种语音控制避障轮椅，包括车体、电机和控制装置，控制装置包括电连接的中央处理器、超声波测距装置、红外感应装置、麦克风、转向装置、刹车装置、存储器和语音识别电路；中央处理器包括电连接的微处理器CPU、数字滤波器、D/A转换电路和A/D转换电路；麦克风与数字滤波器连接，语音识别电路与微处理器CPU连接，模式切换按钮可以选择手动或语音控制，方便各类人士使用；当发现有障碍物时或低洼地段时，继电器控制刹车装置动作，停止轮椅的前进或后退，可以自动避障；滤波器可以有效的防止外界的噪声干扰和其他人的干扰，可靠性高；该轮椅可以实现并行控制，从而大大缩短了系统的反应时间，使得系统反应更加灵敏。

Description

一种语音控制避障轮椅
技术领域
本实用新型涉及一种轮椅，尤其涉及一种可用语音与手动控制相结合的语音控制避障轮椅。
背景技术
随着社会的发展和进步，全世界人口老龄化正在加快，并且各种残疾人士正在逐渐增加；传统轮椅的功能太少，而且一般采用手动控制，不能适应各种残疾人士使用，使用不方便，安全性能不高。
   目前，国外的智能轮椅有了一定的发展，有的轮椅还可以进行语音控制和地图导航了，有些甚至实现了用人脑来控制轮椅的运行，但是成本相对较高，高端的智能轮椅价格太高，造成这种高端智能轮椅只适合高消费人群，并不适合在普通的消费者使用，得不到普及。
   在国内，语音控制的智能轮椅虽然得到了一定的发展，但是由于系统反应较慢，系统安全性能不高，产品升级不方便等缺点，在广大消费者中也没有得到普及。
实用新型内容
    本实用新型要解决的问题是针对以上不足，提供一种语音控制避障轮椅，该轮椅能够方便地切换语音控制和手动控制模式，自动避障，可靠性高。
为解决以上问题，本实用新型采用的技术方案如下：一种语音控制避障轮椅，包括车体、驱动轮、导向轮、电机和控制装置，驱动轮与电机传动链接，电机与控制装置电连接，其特征在于：
控制装置包括电连接的中央处理器、超声波测距装置、红外感应装置、麦克风、转向装置、刹车装置、存储器和语音识别电路；
中央处理器包括电连接的微处理器CPU、数字滤波器、D/A转换电路和A/D转换电路；
超声波测距装置和红外感应装置，设置在车体前方和后方，超声波测距装置用于探知前方或后方的障碍物，并将信息经A/D转换电路后输出至微处理器CPU；红外感应装置用于探知前方或后方的台阶或较低的地段，并将信息经A/D转换电路后输出至微处理器CPU；
麦克风，与数字滤波器连接，用于输入语音指令，数字滤波器对语音指令进行滤波处理；
语音识别电路，与微处理器CPU连接，对滤波处理后的语音指令进行识别，输出至微处理器CPU，微处理器CPU经过处理后，将命令输出至存储器、电机、转向装置或刹车装置。
作为上述技术方案的进一步改进：
电机与D/A转换电路连接。
控制装置还包括操作柄，操作柄通过控制总线与中央处理器连接。
控制装置还包括模式切换按钮；模式切换按钮设置在车体右侧的扶手上，用于对手动控制模式、语音控制模式进行切换。
控制装置还包括刹车按钮；刹车按钮设置在车体左侧的扶手上；刹车按钮与刹车装置电连接。
控制装置还包括显示装置；显示装置设置在轮椅的座位上方，用于显示控制模式和前后方障碍物的距离。
控制装置还包括扬声器；扬声器设置在轮椅的座位上方，用于提示使用者。 
本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：模式切换按钮可以选择手动或语音控制，方便各类人士使用；超声波测距装置会探知前方或后方是否有障碍物，当发现有障碍物时，扬声器会发出提示语音提示前方或后方有障碍物，显示装置也会显示提示，使用者可以选择停止轮椅的前进或后退，或者选择强行通过或转弯绕行；红外感应装置会时刻探知前方或后方有没有台阶或较低的地段，当前方或后方出现了一定高度的低洼地段时，扬声器会播放报警提示，中央处理器输出信号至继电器，继电器控制刹车装置动作，停止轮椅的前进或后退，可以自动避障，可靠性高；滤波器可以有效的防止外界的噪声干扰和其他人的干扰，可靠性高；该轮椅可以实现并行控制，从而大大缩短了系统的反应时间，使得系统反应更加灵敏。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
附图说明
附图1是本实用新型实施例中轮椅的框图；
附图2是本实用新型实施例中控制装置的框图；
图中，
1-中央处理器，2-刹车按钮，3-模式切换按钮，4-红外感应装置，41-超声波测距装置，5-麦克风，6-扬声器，7-显示装置，8-转向装置，9-红外感应装置，91-超声波测距装置，10-操作柄。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种语音控制避障轮椅，包括车体、驱动轮、导向轮、电机和控制装置，驱动轮与电机传动链接，电机与控制装置电连接；
控制装置包括电连接的中央处理器1、显示装置7、转向装置8、刹车装置、超声波测距装置、红外感应装置、麦克风5、扬声器6、模式切换按钮3、操作柄10、存储器、语音识别电路和刹车按钮2；
超声波测距装置和红外感应装置包括设置在车体前方的超声波测距装置91和红外感应装置9以及设置在车体后方的超声波测距装置41和红外感应装置4；
超声波测距装置会探知前方或后方是否有障碍物，当发现有障碍物时，扬声器6会发出提示语音提示前方或后方有障碍物，显示装置7也会显示提示，使用者可以选择停止轮椅的前进或后退，或者选择强行通过或转弯绕行；
红外感应装置会时刻探知前方或后方有没有台阶或较低的地段，当前方或后方出现了一定高度的低洼地段时，扬声器6会播放报警提示，中央处理器1输出信号至继电器，继电器控制刹车装置动作，停止轮椅的前进或后退；
中央处理器1包括电连接的微处理器CPU、数字滤波器、D/A转换电路和A/D转换电路，A/D转换电路与超声波测距装置和红外感应装置连接，数字滤波器与麦克风5连接，语音识别电路与微处理器CPU连接，D/A转换电路与电机连接；操作柄10通过控制总线与中央处理器1连接；
转向装置8设置在导向轮与车体之间；麦克风5、扬声器6和显示装置7设置在轮椅的座位上方；刹车按钮2设置在车体左侧的扶手上，模式切换按钮3设置在车体右侧的扶手上；
首次使用时必须录入语音指令，当使用者录入语音指令时，可以按照显示装置7和扬声器6的提示按照提示信息一次录入语音指令；指令包括“前进”、“后退”、“左转”、“右转”、“停止”、“加速”、“减速”，并储存在存储器中。
在每次使用前，使用者按照显示装置7的提示信息选择是否重新录入语音指令还是使用原有语音指令；如果使用者选择使用原有指令，系统将原有的语音指令数据从存储器中调用出来。  
使用者通过麦克风5按照提示操作输入控制命令，处理器存储在存储器中，在语音控制模式中，使用者通过麦克风输入操作命令，处理器通过滤波之后将语音命令与原数据库中的命令相比较，相应的做出反应。对使用者事先录入命令，滤波器可以有效的防止外界的噪声干扰和其他人的干扰。控制命令主要有“前进”、“后退”、“左转”、“右转”、“停止”、“加速”、“减速”。
在使用过程中，使用者可以使用模式切换按钮3来切换控制模式，显示装置7相应的也会显示出当前的控制模式；  
当轮椅处于语音控制模式时，使用者可以对着麦克风5说出控制命令，语音识别电路对语音进行识别，输出至微处理器CPU，微处理器CPU经过处理后，将命令输出至电机、转向装置8或刹车装置，以实现相应的动作；“前进”命令会使轮椅从停止状态或后退状态转为前进状态；“后退”命令可以使轮椅向后倒退；“左转”命令可以控制转向装置8向左转一定的角度；“右转”可以控制转向装置8向右转一定的角度；“停止”可以控制轮椅刹车停止；“加速”可以使轮椅增加一定的前进速度；为保障安全，前进速度会有一个上限、“减速”命令可以使轮椅降低一定的前进速度，也有一个下限，保证轮椅的前进； 
当轮椅处于手动控制模式时，使用者使用操作柄10对轮椅的运行进行控制。
当出现紧急情况时，使用者可以按下刹车按钮2，控制刹车装置对轮椅进行刹车，防止出现意外事故。
中央处理器1采用FPGA微处理器CPU，通过软件编程实现处理器、A/D转换、D/A转换、数字滤波器功能，这样在很大程度上节省了硬件资源，减少了系统硬件部分的安全隐患，增加了系统的稳定性，降低功耗，从而降低了整体的设计成本。由于FPGA可以通过软件编程实现硬件的固化，可以实现并行控制，从而大大缩短了系统的反应时间，使得系统反应更加灵敏；显示装置采用电阻式触摸屏，价格低廉，可以在操作时及时显示提示信息，方便对整体系统的控制，尤其适合老年人的使用。

Claims (7)

1.一种语音控制避障轮椅，包括车体、驱动轮、导向轮、电机和控制装置，驱动轮与电机传动链接，电机与控制装置电连接，其特征在于：
控制装置包括电连接的中央处理器（1）、超声波测距装置、红外感应装置、麦克风（5）、转向装置（8）、刹车装置、存储器和语音识别电路；
中央处理器（1）包括电连接的微处理器CPU、数字滤波器、D/A转换电路和A/D转换电路；
超声波测距装置和红外感应装置，设置在车体前方和后方，超声波测距装置用于探知前方或后方的障碍物，并将信息经A/D转换电路后输出至微处理器CPU；红外感应装置用于探知前方或后方的台阶或较低的地段，并将信息经A/D转换电路后输出至微处理器CPU；
麦克风（5），与数字滤波器连接，用于输入语音指令，数字滤波器对语音指令进行滤波处理；
语音识别电路，与微处理器CPU连接，对滤波处理后的语音指令进行识别，输出至微处理器CPU，微处理器CPU经过处理后，将命令输出至存储器、电机、转向装置（8）或刹车装置。
2.如权利要求1所述的一种语音控制避障轮椅，其特征在于：电机与D/A转换电路连接。
3.如权利要求1或2所述的一种语音控制避障轮椅，其特征在于：控制装置还包括操作柄（10），操作柄（10）通过控制总线与中央处理器（1）连接。
4.如权利要求3所述的一种语音控制避障轮椅，其特征在于：控制装置还包括模式切换按钮（3）；模式切换按钮（3）设置在车体右侧的扶手上，用于对手动控制模式、语音控制模式进行切换。
5.如权利要求4所述的一种语音控制避障轮椅，其特征在于：控制装置还包括刹车按钮（2）；刹车按钮（2）设置在车体左侧的扶手上；刹车按钮（2）与刹车装置电连接。
6.如权利要求5所述的一种语音控制避障轮椅，其特征在于：控制装置还包括显示装置（7）；显示装置（7）设置在轮椅的座位上方，用于显示控制模式。
7.如权利要求6所述的一种语音控制避障轮椅，其特征在于：控制装置还包括扬声器（6）；扬声器（6）设置在轮椅的座位上方，用于提示使用者。
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