CN209059712U - 轮椅控制装置及轮椅 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轮椅控制装置及轮椅，该装置设于轮椅本体上，所述装置包括主控模块以及与其连接的编码器和电机，所述编码器安装于所述轮椅本体车轮上，用于采集车轮运动的轮速，所述主控模块根据编码器采集的轮速和上位机发送的目标控制信号控制所述电机调节轮椅的转速；本实用新型通过在轮椅上增加编码器实时采集轮椅的轮速，将采集的轮速与上位机下发的期望轮速经所述主控模块处理后控制轮椅转动的速度，从而实现轮椅的闭环控制。

Description

轮椅控制装置及轮椅

技术领域

本实用新型涉及电动轮椅技术领域，具体涉及一种轮椅控制装置及轮椅。

背景技术

目前的电动轮椅在设计上是利用双电动机间的转速配合，达到行进及转向的目的，但是这种设计大都采用开环控制，不能实时反馈轮椅的转动情况从而自动调节轮椅的转速。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种轮椅控制装置，旨在解决轮椅采用开环控制不能自动调节轮椅转速的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种轮椅控制装置，该装置设于轮椅本体上，所述装置包括主控模块以及与其连接的编码器和电机，所述编码器安装于所述轮椅本体车轮上，用于采集车轮运动的轮速，所述主控模块根据编码器采集的轮速和上位机发送的目标控制信号控制所述电机调节轮椅的转速。

优选地，所述编码器设置在所述车轮的同轴向侧，所述编码器随所述车轮转动产生脉冲信号，所述主控模块将所述编码器产生的脉冲信号转换为控制所述车轮转动的控制信号。

优选地，所述编码器为多个，所述编码器包括第一编码器和第二编码器，所述第一编码器一端和所述第二编码器一端分别与主控电路电连接，所述第一编码器另一端和所述第二编码器另一端分别同轴向连接有左车轮和右车轮，所述左车轮和右车轮旋转时带动所述第一编码器和所述第二编码器旋转。

优选地，所述轮椅控制装置还包括电机驱动模块，所述电机驱动模块电连接于所述主控模块以及与所述电机驱动连接，所述主控模块发送控制信号控制所述电机驱动模块驱动所述电机的转动。

优选地，所述轮椅控制装置还包括减速齿轮机构，所述减速齿轮机构的输入端连接电机，其输出端与车轮连接，所述减速齿轮机构设于车轮上，通过主控模块发送控制信号控制电机驱动模块驱动电机转动，带动所述减速齿轮机构使车轮转动。

优选地，所述的电机包括第一电机及第二电机，所述电机驱动模块包括与第一电机连接的第一电机驱动模块以及与第二电机连接的第二电机驱动模块，所述第一电机驱动模块和第二电机驱动模块分别与所述主控模块电连接。

优选地，所述轮椅控制装置还包括与主控模块电连接的多个预留接口，所述预留接口用于外接功能模块和/或外接上位机进行数据传输，所述主控模块根据所述预留接口外接的功能模块和/或上位机发出的操控命令对轮椅进行控制。

本实用新型还提供一种轮椅，包括上述所述的轮椅控制装置以及减速齿轮机构，所述减速齿轮机构与轮椅控制装置连接。

本实用新型的有益效果：通过在轮椅上增加编码器实时采集轮椅的轮速，将采集的轮速与上位机下发的期望轮速经所述主控模块处理后控制轮椅转动的速度，从而实现轮椅的闭环控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的原理框图。

图中标号如下：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型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，在本实用新型中涉及“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，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种轮椅控制装置，通过编码器实时采集轮椅的轮速，将采集的轮速经主控模块处理后调节轮椅转动的速度，实现轮椅的闭环控制。

参考图1及图2，一种轮椅控制装置，该装置设于轮椅本体上，所述装置包括主控模块10以及与其连接的编码器20和电机50，所述编码器20安装于轮椅本体的车轮60上，用于采集车轮60运动的轮速，所述主控模块10根据编码器20采集的轮速和上位机70发送的目标控制信号控制所述电机50调节轮椅的转速。

需要说明的是，电机50的转动同时带动编码器20的转动，编码器20在转动过程中会产生脉冲信号，将其采集的脉冲信号传输至主控模块10，主控模块10将所述编码器产生的脉冲信号转换为车轮转动的控制信号，具体是通过一个运算周期和车轮周长与编码器20的分辨率可以计算出车轮转动的速度。本实用新型通过编码器20与电机和主控模块形成闭环控制，能够实时采集车轮60的轮速，根据采集的轮速调节轮椅的转动。

进一步地，所述的编码器20为多个，通过将编码器20与车轮60同轴向连接，车轮60转动带动编码器20转动，编码器60在转动过程中产生脉冲信号，主控模块10将其脉冲信号处理为车轮60转动的轮速，从而由主控模块10控制轮椅运动。与传统技术相比，通过在车轮60与编码器20轴向连接，以及编码器20与主控模块10连接的方式，能够将车轮60转动的轮速反馈给主控模块10，主控模块10可以控制轮椅运动。

具体地，所述编码器20为两个，包括第一编码器和第二编码器，第一编码器一端和所述第二编码器一端分别与主控电路电连接，第一编码器另一端和第二编码器另一端分别连接有左车轮和右车轮，左车轮和右车轮旋转时带动第一编码器和第二编码器旋转，编码器20在旋转过程中产生脉冲信号，经主控模块10将其脉冲信号处理为车轮60的轮速。与传统的现有技术相比，本实施例中，通过上位机70下发操作命令，采用编码器20采集车轮60运动的轮速，使主控模块10控制轮椅运动，实现轮椅的闭环控制，同时能够提高用户乘坐轮椅的舒适度。

本实施例中，可选地，参考图2，所述轮椅控制装置还包括电机驱动模块40，所述电机驱动模块40与所述主控模块10电连接以及与所述电机50驱动连接，所述主控模块10发送控制信号控制所述电机驱动模块40驱动所述电机50的转动。本实施例中，通过编码器20采集的车轮60轮速与上位机70下发的操作指令通过主控模块10处理后，主控模块10发出控制信号控制电机驱动模块40驱动电机的转动的速度，从而控制车轮60转动的速度。

具体地，所述的电机50和电机驱动模块40为两个，包括第一电机、第二电机以及第一电机驱动模块和第二电机驱动模块，第一电机驱动模块和第二电机驱动模块分别电连接第一电机和第二电机，且电连接于主控模块10。易于理解的是，第一驱动模块驱动第一电机控制一个车轮的转动，第二驱动模块驱动第二电机控制另一个车轮的转动，所述第一电机和第二电机连接减速齿轮机构30，通过减速齿轮机构30的转动使两个车轮60转动。易于理解的是，第一编码器与第一电机对应，第二编码器与第二电机对应，第一电机和第二电机分别驱动左车轮和右车轮的转动，第一编码器和第二编码器随之转动产生脉冲信号获知车轮转动的轮速。

本实施例中，可选地，所述上位机70发送的目标控制信号包括目标速度控制信号以及行进命令信号。应当理解的是，当轮椅具备其他功能时，上位机发送的操作命令还可以包括传感器的操作命令等。当所述上位机70发送至轮椅控制装置的操作命令为速度目标值时，该速度目标值与编码器20采集的轮速通过所述的主控模块10进行比较，将其比较的结果由主控模块10进行二次处理，从而调节轮椅的轮速。

本实施例中，进一步地，参考图2，所述主控模块10包括比较电路101、以及控制器102，所述控制器102与比较单元101电连接，所述控制器102与所述电机驱动模块40电连，所述比较电路101用于将上述实施例中上位机发送的目标控制速度与编码器20采集的轮速做比较，所述控制器102根据比较电路101比较的结果进行二次处理后发出控制信号控制所述电机驱动模块40驱动所述电机50转动。本实施例中，通过比较单电路101将目标控制速度与采集的速度比较，控制器102根据比较电路101比较的结果进行二次处理后，发出控制信号控制电机驱动模块40驱动电机50转动速度的快慢，从而实现实时采集轮椅的速度以及调节轮椅的速度。

易于理解的是，只要轮椅在运动，编码器20实时采集轮椅运动的速度，根据编码器20采集脉冲数和上位机下发的目标值通过比较单元101以及控制器102调节轮速速度的增加和/或减少，调节轮椅速度的增加量或减少量，从而使轮椅在闭环控制的基础上实现线性运动当然，上位机70下发的目标控制速度值可以是固定的值也可以是变化的值，例如，本实用新型中可以将速度目标值预先下发至该轮椅控制装置存储至控制器102，编码器20采集的速度值每次都与该预先存储的目标值做比较。

基于上述任一实施例中所述的轮椅控制装置还包括与所述主控模块10电连接的多个预留接口，所述预留接口用于外接功能模块和/或外接上位机进行数据传输，所述主控模块根据所述预留接口外接的功能模块和/或上位机发出操控命令对轮椅进行控制。

本实施例中的主控模块10可以根据用户的需求多次开发，当预留接口外接功能模块时，所述功能模块有一与控制电路板相匹配的预留接口，通过功能模块的预留接口与控制电路板上的预留接口匹配，若主控模块不具有与外接的相应功能模块的控制程序，则用户可以根据需求对主控模块进行多次开发定义，增加与相应功能模块匹配的控制程序，使控制电路板具有相应的功能，从而控制轮椅工作。

本实施例还提供一种轮椅，包括上述实施例中所述的轮椅控制装置以及减速齿轮机构，所述减速齿轮机构与轮椅控制装置连接。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种轮椅控制装置，该装置设于轮椅本体上，其特征在于，所述装置包括主控模块以及与其连接的编码器和电机，所述编码器安装于所述轮椅本体车轮上，用于采集车轮运动的轮速，所述主控模块根据编码器采集的轮速和上位机发送的目标控制信号控制所述电机调节轮椅的转速。

2.如权利要求1所述的轮椅控制装置，其特征在于，所述编码器设置在所述车轮的同轴向侧，所述编码器随所述车轮转动产生脉冲信号，所述主控模块将所述编码器产生的脉冲信号转换为控制所述车轮转动的控制信号。

3.如权利要求2所述的轮椅控制装置，其特征在于，所述编码器为多个，所述编码器包括第一编码器和第二编码器，所述第一编码器一端和所述第二编码器一端分别与主控电路电连接，所述第一编码器另一端和所述第二编码器另一端分别同轴向连接有左车轮和右车轮，所述左车轮和右车轮旋转时带动所述第一编码器和所述第二编码器旋转。

4.如权利要求3所述的轮椅控制装置，其特征在于，所述轮椅控制装置还包括电机驱动模块，所述电机驱动模块电连接于所述主控模块以及与所述电机驱动连接，所述主控模块发送控制信号控制所述电机驱动模块驱动所述电机的转动。

5.如权利要求4所述的轮椅控制装置，其特征在于，所述轮椅控制装置还包括减速齿轮机构，所述减速齿轮机构的输入端连接电机，其输出端与车轮连接，所述减速齿轮机构设于车轮上，通过主控模块发送控制信号控制电机驱动模块驱动电机转动，带动所述减速齿轮机构使车轮转动。

6.如权利要求5所述的轮椅控制装置，其特征在于，所述的电机包括第一电机及第二电机，所述电机驱动模块包括与第一电机连接的第一电机驱动模块以及与第二电机连接的第二电机驱动模块，所述第一电机驱动模块和第二电机驱动模块分别与所述主控模块电连接。

7.如权利要求1－6任一项所述的轮椅控制装置，其特征在于，所述轮椅控制装置还包括与主控模块电连接的多个预留接口，所述预留接口用于外接功能模块和/或外接上位机进行数据传输，所述主控模块根据所述预留接口外接的功能模块和/或上位机发出的操控命令对轮椅进行控制。

8.一种轮椅，其特征在于，包括如权利要求7所述的轮椅控制装置以及减速齿轮机构，所述减速齿轮机构与轮椅控制装置连接。