CN209187261U - 基于stm32芯片外挂式轮椅牵引系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统，包括驱动转向装置、自动抬升装置和蓝牙遥控装置，所述自动抬升装置包括推杆电机，所述推杆电机两端分别连接固定牵引前轮的前叉和固定架；所述驱动转向装置包括转向舵机和斜齿轮，所述转向舵机一端设有斜齿，所述斜齿啮合所述斜齿轮，所述转向舵机安装在固定架上，所述蓝牙遥控装置安装固定在轮椅把手上。本实用新型有如下优点：安全系数高、安装和拆卸容易、使用更舒适等。

Description

基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统

【技术领域】

本实用新型涉及STM32芯片智能控制领域，具体为基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统。

【背景技术】

轮椅不仅是老年人和下肢残障人士最重要的代步工具，更重要的是让他们借助轮椅参与社会活动。国内市场上广泛存在的轮椅主要分为手动轮椅和电动轮椅两大类。手动轮椅多用手轮圈驱动，对使用者的体力消耗比较大。所以，传统的轮椅一般适用于那些双手健全的使用者，对于一些偏瘫患者或上肢残疾的患者，则无法通过单手操控轮椅。手动轮椅适合老年人和下肢残障者在室内或者室外小范围内使用，不适合远距离行走。而电动轮椅由电机和电池配合为使用者提供充足动力，更加适合远距离行走，为使用者室外活动提供了很好的辅助作用，对于老年人和下肢残障者更具有实用价值，具有很强的应用前景。

通过查阅资料以及调查可知，2015年9月，一款普通的轮椅牵引装置问世了，普通轮椅车头配合手动轮椅使用，该装置的把手设计可以让手动轮椅在转弯的时候突出回转半径小的效果，便于操控轮椅的前进方向。使用者在使用普通轮椅车头时需要一直握着把手以便控制方向，因此造成了使用者需要长时间抬手驾驶而导致手踝关节疲劳以及被动不能靠背的缺点。由于使用者是使用手把式加速手柄，在行驶过程中并不能为控制器提供一个较为稳定的电压信号，这种不稳定的信号易导致电机的工作效率降低，造成电能浪费。针对普通轮椅车存在舒适度、安全性能底、体积大、功能单一和重量大以及传统轮椅对活动范围的限制和普通电动轮椅体积大、重量重、价格昂贵的一系列问题。本团队致力研发一种成本低，体积更小，重量更轻，功能更强大，安全性更高，更加节能、环保、舒适，回转半径小的新型外挂式轮椅牵引装置。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于解决上述技术存在的问题，提供一种能够克服传统轮椅牵引系统安装与拆卸难、长时间抬手驾驶而导致手踝关节疲劳以及安全性低等问题的基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统，包括驱动转向装置、自动抬升装置和蓝牙遥控装置，所述自动抬升装置包括推杆电机，所述推杆电机两端分别连接固定牵引前轮的前叉和固定架；所述驱动转向装置包括转向舵机和斜齿轮，所述转向舵机一端设有斜齿，所述斜齿啮合所述斜齿轮，所述转向舵机安装在固定架上，所述蓝牙遥控装置安装固定在轮椅把手上。

优选的，所述牵引前轮通过所述前叉固定安装在所述固定架上。

优选的，所述固定架通过固定夹夹设在轮椅的脚架上。

优选的，所述固定架两端设有角度调节关节，所述固定架与所述驱动转向装置连接处设有宽度调节按钮。

优选的，所述驱动转向装置前端设有前照明灯和两侧设有转向灯，所述前照明灯和转向灯连接电池组。

优选的，所述驱动转向装置设置在底盖上，所述底盖盖接有保护外壳，所述底盖固定安装在所述固定架上。

优选的，还包括速度控制装置、防碰撞安全装置。

与现有技术相比，本实用新型有如下优点：通过蓝牙遥控装置对牵引系统的转速以及转向进行控制，解决了使用者因长时间抬手驾驶而导致手踝关节疲劳以及被动不能靠背的一系列问题；利用推杆电机为动力对轮椅前轮进行自动抬升从而调节背靠的倾斜度，提高使用者的舒适度；装配有速度控制装置，可以更方便的控制行使速度；装配有防碰撞安全装置，提升使用者的安全系数；牵引系统通过固定夹夹设在轮椅的脚架上，拆装更方便。

【附图说明】

图1是本实用新型基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统的结构示意图；

图2是本实用新型基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统中驱动转向装置的结构示意图；

图3是本实用新型基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统中驱动控制系统的结构框图；

图4是本实用新型基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统的自动抬升装置结构示意图；

图5是本实用新型基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统中驱动控制模块的工作原理图；

图6是本实用新型基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统中防碰撞安全装置工作原理框架图；

图7是本实用新型基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统驱动转向装置中转向舵机与斜齿轮的结构示意图；

图8是本实用新型基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统中驱动转向装置技术框架图；

图9是本实用新型基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统的工作流程图。

【具体实施方式】

以下结合附图和具体实施例对本实用新型基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统进行详细的说明。

基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统，如图1-9所示，其包括驱动转向装置、自动抬升装置和蓝牙遥控装置，所述自动抬升装置包括推杆电机9，所述推杆电机9两端分别连接固定牵引前轮3的前叉6和固定架，可以通过卡扣连接；所述牵引前轮3通过所述前叉6固定安装在所述固定架上，所述固定架为可调节宽度的金属固定架。所述固定架通过固定夹1夹设在轮椅的脚架上，解决了安装与拆卸难的问题。所述固定架两端设有角度调节关节4，所述固定架与所述驱动转向装置连接处设有宽度调节按钮5，用于根据普通轮椅的尺寸大小来调节牵引系统的宽度和角度。通过推杆电机9的伸缩对牵引前轮3进行前后拖动，间接性的对轮椅前轮进行抬升或下降，从而可以在设定的安全的范围调节轮椅前轮高度大小，为使用者提供舒适的靠背角度。所述驱动转向装置包括转向舵机20和斜齿轮10，所述转向舵机20采用大功率的转向舵机，所述转向舵机20一端设有斜齿，所述斜齿啮合所述斜齿轮10，所述转向舵机20安装在固定架上，斜齿轮10的啮合性好，传动平稳、噪声小，承载能力高以及斜齿轮10不产生根切的最少齿数少。由大功率转向舵机20提供动力，使用者通过蓝牙遥控装置发出所需的指令，当中央控制系统读取到信息后便会向转向舵机20发出信号，转向舵机20打角，根据打角的角度大小辅助性的调节牵引前轮3的车速，即车速过大减速转向，车速过小则按原来的速度转向，从而进一步控制牵引前轮3的转向。

所述蓝牙遥控装置安装固定在轮椅把手上，所述蓝牙遥控装置配置WIFI摇杆，摇杆上设置有加速按钮、电子手刹开关按钮等必备的功能按键，通过蓝牙通讯直接控制牵引前轮3的驱动系统，从而实现前进、后退、转向等操作。摇杆整体采用胶质磨砂涂层，该类材质比较舒服，适度增加搀扶摩擦，可以防止因手心出汗而出现的打滑意外。所述蓝牙遥控装置底部通过第二固定夹夹设在轮椅把手上。使用者在使用的过程中通过蓝牙遥控对牵引前轮3的转速以及转向进行控制，可以解决长时间抬手驾驶而导致手踝关节疲劳以及行走时被动不能靠背的一系列问题。

所述驱动转向装置前端设有前照明灯7和两侧设有转向灯8，所述前照明灯7和转向灯8连接电池组30，分别用于夜间照明和转向提醒。

所述驱动转向装置设置在底盖40上，所述底盖40盖接有保护外壳2，所述底盖40固定安装在所述固定架上，对驱动转向装置起到保护作用。

所述基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统，还包括速度控制装置、防碰撞安全装置，所述速度控制装置是使用者推动摇杆向前行驶的时候，会向驱动控制模块发出信号；驱动控制模块发出指令让牵引系统以低速前进，在一些情况下假如使用者觉得行驶速度不够快，就可以按摇杆顶端的加速按钮，重复向驱动控制模块发出信号，这时驱动控制模块就会再次发出信号让牵引系统的速度慢慢地提高。这时松开加速按钮，牵引系统会以刚刚的速度继续行驶。同理，摇杆上还有一个电子手刹，电子手刹可以使牵引系统减慢到一定的速度直至为零。

所述防碰撞安全装置是利用超声波在空气中己知传播速度，通过测量超声波发射和超声波遇到障碍物反射回来的时间差，来计算发射点与障碍之间的距离。超声波发射器的内部有2个压电晶片和1个共振板，每当在压电晶片的两极上所施加的脉冲信号的频率与压电晶片的所固有振荡频率相等时，压电晶片就会发生共振，并将振动传递给共振板，使共振版也产生振动，从而产生并发射超出声波。反之，当共振板接收到超声波时，就会带动压电晶片产生振动，并将振动的机械能转换为对应的电信号。在牵引系统行驶的过程中，通过超声波传感器探测前方是否存在障碍物，如果超声波传感器探测到了障碍物，就会通过信息提醒使用者，在紧急的情况下(速度与障碍物的距离的比值大于所设定的参数)会将数据自动反映给STM32控制系统并控制车辆开启紧急制动装置，以起到保证使用者安全的作用。

所述牵引系统还配有霍尔传感器与电子低点位刹车：通过蓝牙通讯对MG996R舵机进行打角控制，并且把MG996R舵机作为动力源对霍尔传感器周围的进行控制磁场，从而发送信号给主控芯片，让主控芯片做出预设的反应，最终实现加速或减速动作。同时安装了制动器位置感应元件，在踩下制动器时将刹车信号传给控制器与STM32处理芯片。而控制器接收到刹车信号后立即停止对电机的供电，并且STM32也发出指令驱动小功率舵机进行刹车动作，从而起到切断电机电源与刹车的作用。

以上所述者，仅为本新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本新型实施的范围，即大凡依本新型申请专利范围及新型说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本新型专利涵盖的范围内。

Claims (7)

1.基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统，其特征在于：包括驱动转向装置、自动抬升装置和蓝牙遥控装置，所述自动抬升装置包括推杆电机，所述推杆电机两端分别连接固定牵引前轮的前叉和固定架；所述驱动转向装置包括转向舵机和斜齿轮，所述转向舵机一端设有斜齿，所述斜齿啮合所述斜齿轮，所述转向舵机安装在固定架上，所述蓝牙遥控装置安装固定在轮椅把手上。

2.根据权利要求1所述基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统，其特征在于：所述牵引前轮通过所述前叉固定安装在所述固定架上。

3.根据权利要求1所述基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统，其特征在于：所述固定架通过固定夹夹设在轮椅的脚架上。

4.根据权利要求3所述基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统，其特征在于：所述固定架两端设有角度调节关节，所述固定架与所述驱动转向装置连接处设有宽度调节按钮。

5.根据权利要求1所述基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统，其特征在于：所述驱动转向装置前端设有前照明灯和两侧设有转向灯，所述前照明灯和转向灯连接电池组。

6.根据权利要求5所述基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统，其特征在于：所述驱动转向装置设置在底盖上，所述底盖盖接有保护外壳，所述底盖固定安装在所述固定架上。

7.根据权利要求1所述基于STM32芯片外挂式轮椅牵引系统，其特征在于：还包括速度控制装置、防碰撞安全装置。