一種全自動(dòng)輪椅的制作方法
【專利摘要】一種全自動(dòng)輪椅，探測(cè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接，并由控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)控制輪椅的轉(zhuǎn)向、加減速和平衡，探測(cè)系統(tǒng)包括超聲波傳感器和傾角傳感器，控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的超聲波傳感器反饋的路況信息控制輪椅的轉(zhuǎn)向和加減速，根據(jù)接收到的傾角傳感器的信息控制推桿電機(jī)工作以使輪椅座椅繞輪椅支架轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而使輪椅座椅始終與水平面保持垂直。本實(shí)用新型通過(guò)在輪椅上設(shè)置由傾角傳感器和超聲波傳感器構(gòu)成的探測(cè)系統(tǒng)，從而在輪椅行進(jìn)過(guò)程中對(duì)路況進(jìn)行檢測(cè)，以使其及時(shí)避開(kāi)障礙，并使輪椅座椅繞輪椅支架轉(zhuǎn)動(dòng)從而保證輪椅座椅時(shí)刻與水平面垂直，從而消除了由于爬坡導(dǎo)致乘坐者重心偏移帶來(lái)的不適感，增加了爬坡的穩(wěn)定性。
【專利說(shuō)明】—種全自動(dòng)輪椅

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及到行動(dòng)不便人士使用的輪椅，具體的說(shuō)是一種全自動(dòng)輪椅。

【背景技術(shù)】
[0002]輪椅是供行動(dòng)不便人士出行所使用的，現(xiàn)有的輪椅一般都是由電動(dòng)或人力驅(qū)動(dòng)的，在爬坡或樓梯時(shí)會(huì)使輪椅傾斜，造成輪椅上使用者的重心發(fā)生變化，不僅會(huì)使使用者感覺(jué)不舒服，而且也使其爬坡時(shí)的安全可靠性降低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的輪椅在爬坡時(shí)會(huì)使使用者重心發(fā)生變化導(dǎo)致的不適感以及安全可靠性降低的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種全自動(dòng)輪椅。
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案為:一種全自動(dòng)輪椅，包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和調(diào)整系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)輪椅運(yùn)動(dòng)的電機(jī)，所述探測(cè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接，并由控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)控制輪椅的轉(zhuǎn)向、加減速和平衡，所述探測(cè)系統(tǒng)包括路障探測(cè)裝置和輪椅平衡檢測(cè)裝置，其中，路障探測(cè)裝置為一檢測(cè)前方路面是否平整的超聲波傳感器，輪椅平衡檢測(cè)裝置為一檢測(cè)輪椅與地面傾斜角度的傾角傳感器，所述調(diào)整系統(tǒng)包括一驅(qū)動(dòng)輪椅座椅繞輪椅支架轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整輪椅座椅與水平面夾角的推桿電機(jī)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的超聲波傳感器反饋的路況信息控制輪椅的轉(zhuǎn)向和加減速，根據(jù)接收到的傾角傳感器的信息控制推桿電機(jī)工作以使輪椅座椅繞輪椅支架轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而使輪椅座椅始終與水平面保持垂直。
[0005]所述控制系統(tǒng)由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接收和控制指令的發(fā)出。
[0006]所述控制系統(tǒng)中設(shè)有遙控操作板，遙控操作板通過(guò)無(wú)線連接向控制系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，控制系統(tǒng)根據(jù)收到的指令通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)調(diào)整輪椅的運(yùn)行狀態(tài)。
[0007]所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的電機(jī)控制器，電機(jī)控制器根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號(hào)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)輪椅的行進(jìn)速度。
[0008]上述全自動(dòng)輪椅的工作過(guò)程如下:
[0009]I)啟動(dòng)輪椅，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)輪椅運(yùn)動(dòng)；
[0010]2)探測(cè)系統(tǒng)中的超聲波傳感器向運(yùn)行的前方發(fā)射超聲波并接收反饋回來(lái)的信號(hào)，根據(jù)該信號(hào)判定前方一定距離內(nèi)是否有障礙物，并將判定結(jié)果傳遞給控制系統(tǒng)的單片機(jī)；
[0011]同時(shí)，探測(cè)系統(tǒng)中的傾角傳感器檢測(cè)輪椅座椅與水平面是否垂直，并將檢測(cè)結(jié)果傳遞給控制系統(tǒng)的單片機(jī)；
[0012]3)單片機(jī)中的數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)接收到探測(cè)系統(tǒng)反饋的信號(hào)進(jìn)行分析并輸出相應(yīng)的控制指令，然后單片機(jī)根據(jù)這些控制指令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作:
[0013]若前方一定距離內(nèi)無(wú)障礙物，且輪椅座椅與水平面垂直，則數(shù)據(jù)分析模塊輸出控制指令A(yù)，單片機(jī)根據(jù)該指令執(zhí)行步驟4)操作；
[0014]若前方一定距離內(nèi)有障礙物，且輪椅座椅與水平面垂直，則數(shù)據(jù)分析模塊輸出控制指令B，單片機(jī)根據(jù)該指令執(zhí)行步驟5)操作；
[0015]若前方一定距離內(nèi)無(wú)障礙物，且輪椅座椅與水平面傾斜，則數(shù)據(jù)分析模塊輸出控制指令C，單片機(jī)根據(jù)該指令執(zhí)行步驟6)操作；
[0016]若前方一定距離內(nèi)有障礙物，且輪椅座椅與水平面傾斜，則數(shù)據(jù)分析模塊輸出控制指令D，單片機(jī)根據(jù)該指令執(zhí)行步驟7)操作；
[0017]4)調(diào)整系統(tǒng)保持該狀態(tài)，并執(zhí)行步驟2)-步驟3)直至收到停止指令；
[0018]5)調(diào)整系統(tǒng)控制輪椅轉(zhuǎn)向，并執(zhí)行步驟2)-步驟3)直至收到停止指令；
[0019]6)調(diào)整系統(tǒng)中的推桿電機(jī)推動(dòng)輪椅座椅繞輪椅支架轉(zhuǎn)動(dòng)直至輪椅座椅與水平面垂直，并執(zhí)行步驟2)-步驟3)直至收到停止指令；
[0020]7)調(diào)整系統(tǒng)中的推桿電機(jī)推動(dòng)輪椅座椅繞輪椅支架轉(zhuǎn)動(dòng)直至輪椅座椅與水平面垂直，同時(shí)控制輪椅轉(zhuǎn)向，并執(zhí)行步驟2)-步驟3)直至收到停止指令。
[0021]為了防止由于路面顛簸所導(dǎo)致的傾角傳感器測(cè)得輪椅小角度傾斜的問(wèn)題，數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)傾角傳感器所傳輸?shù)膬A角信息進(jìn)行延時(shí)分析，也就是說(shuō)，只有當(dāng)傾角傳感器在一定時(shí)間(如l_2s)內(nèi)測(cè)得輪椅始終處于傾斜狀態(tài)時(shí)才將輪椅歸結(jié)為處于爬坡?tīng)顟B(tài)，此時(shí)方輸出信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)再根據(jù)此信號(hào)控制調(diào)整系統(tǒng)對(duì)輪椅進(jìn)行調(diào)整。
[0022]有益效果:本實(shí)用新型通過(guò)在輪椅上設(shè)置由傾角傳感器和超聲波傳感器構(gòu)成的探測(cè)系統(tǒng)，從而在輪椅行進(jìn)過(guò)程中對(duì)路況進(jìn)行檢測(cè)，以使其及時(shí)避開(kāi)障礙，同時(shí)傾角傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)輪椅是否處于爬坡?tīng)顟B(tài)，并根據(jù)測(cè)得的傾斜程度驅(qū)動(dòng)推桿電機(jī)，使輪椅座椅繞輪椅支架轉(zhuǎn)動(dòng)從而保證輪椅座椅時(shí)刻與水平面垂直，從而消除了由于爬坡導(dǎo)致乘坐者重心偏移帶來(lái)的不適感，增加了爬坡的穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型運(yùn)行的流程圖；
[0025]附圖標(biāo)記:1、輪椅支架，2、輪椅座椅,3、電機(jī),4、推桿電機(jī),5、控制系統(tǒng),6、傾角傳感器，7、超聲波傳感器。

【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖所示，一種全自動(dòng)輪椅，包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)5和調(diào)整系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)輪椅運(yùn)動(dòng)的電機(jī)3，所述探測(cè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)5連接，并由控制系統(tǒng)5通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)控制輪椅的轉(zhuǎn)向、加減速和平衡，所述探測(cè)系統(tǒng)包括路障探測(cè)裝置和輪椅平衡檢測(cè)裝置，其中，路障探測(cè)裝置為一檢測(cè)前方路面是否平整的超聲波傳感器7，輪椅平衡檢測(cè)裝置為一檢測(cè)輪椅與地面傾斜角度的傾角傳感器6，所述調(diào)整系統(tǒng)包括一驅(qū)動(dòng)輪椅座椅2繞輪椅支架I轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整輪椅座椅2與水平面夾角的推桿電機(jī)4，所述控制系統(tǒng)5根據(jù)接收到的超聲波傳感器7反饋的路況信息控制輪椅的轉(zhuǎn)向和加減速，根據(jù)接收到的傾角傳感器7的信息控制推桿電機(jī)4工作以使輪椅座椅2繞輪椅支架I轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而使輪椅座椅2始終與水平面保持垂直。
[0027]以上為本實(shí)用新型的基本實(shí)施方式，可在以上基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)或限定:
[0028]如，所述控制系統(tǒng)5由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接收和控制指令的發(fā)出；
[0029]如，所述控制系統(tǒng)5中設(shè)有遙控操作板，遙控操作板通過(guò)無(wú)線連接向控制系統(tǒng)5發(fā)出相應(yīng)的指令，控制系統(tǒng)根據(jù)收到的指令通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)調(diào)整輪椅的運(yùn)行狀態(tài)；
[0030]如，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有控制電機(jī)3轉(zhuǎn)速的電機(jī)控制器，電機(jī)控制器根據(jù)控制系統(tǒng)5發(fā)出的控制信號(hào)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)輪椅的行進(jìn)速度。
[0031 ] 上述全自動(dòng)輪椅的運(yùn)行過(guò)程如下:
[0032]I)啟動(dòng)輪椅，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)輪椅運(yùn)動(dòng)；
[0033]2)探測(cè)系統(tǒng)中的超聲波傳感器向運(yùn)行的前方發(fā)射超聲波并接收反饋回來(lái)的信號(hào)，根據(jù)該信號(hào)判定前方一定距離內(nèi)是否有障礙物，并將判定結(jié)果傳遞給控制系統(tǒng)的單片機(jī)；
[0034]同時(shí)，探測(cè)系統(tǒng)中的傾角傳感器檢測(cè)輪椅座椅與水平面是否垂直，并將檢測(cè)結(jié)果傳遞給控制系統(tǒng)的單片機(jī)；
[0035]3)單片機(jī)中的數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)接收到探測(cè)系統(tǒng)反饋的信號(hào)進(jìn)行分析并輸出相應(yīng)的控制指令，然后單片機(jī)根據(jù)這些控制指令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作:
[0036]若前方一定距離內(nèi)無(wú)障礙物，且輪椅座椅與水平面垂直，則數(shù)據(jù)分析模塊輸出控制指令A(yù)，單片機(jī)根據(jù)該指令執(zhí)行步驟4)操作；
[0037]若前方一定距離內(nèi)有障礙物，且輪椅座椅與水平面垂直，則數(shù)據(jù)分析模塊輸出控制指令B，單片機(jī)根據(jù)該指令執(zhí)行步驟5)操作；
[0038]若前方一定距離內(nèi)無(wú)障礙物，且輪椅座椅與水平面傾斜，則數(shù)據(jù)分析模塊輸出控制指令C，單片機(jī)根據(jù)該指令執(zhí)行步驟6)操作；
[0039]若前方一定距離內(nèi)有障礙物，且輪椅座椅與水平面傾斜，則數(shù)據(jù)分析模塊輸出控制指令D，單片機(jī)根據(jù)該指令執(zhí)行步驟7)操作；
[0040]4)調(diào)整系統(tǒng)保持該狀態(tài)，并執(zhí)行步驟2)-步驟3)直至收到停止指令；
[0041]5)調(diào)整系統(tǒng)控制輪椅轉(zhuǎn)向，并執(zhí)行步驟2)-步驟3)直至收到停止指令；
[0042]6)調(diào)整系統(tǒng)中的推桿電機(jī)推動(dòng)輪椅座椅繞輪椅支架轉(zhuǎn)動(dòng)直至輪椅座椅與水平面垂直，并執(zhí)行步驟2)-步驟3)直至收到停止指令；
[0043]7)調(diào)整系統(tǒng)中的推桿電機(jī)推動(dòng)輪椅座椅繞輪椅支架轉(zhuǎn)動(dòng)直至輪椅座椅與水平面垂直，同時(shí)控制輪椅轉(zhuǎn)向，并執(zhí)行步驟2)-步驟3)直至收到停止指令。
[0044]以上控制方法中，為防止由于路面顛簸所導(dǎo)致的傾角傳感器測(cè)得輪椅小角度傾斜的問(wèn)題，數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)傾角傳感器所傳輸?shù)膬A角信息進(jìn)行延時(shí)分析，也就是說(shuō)，只有當(dāng)傾角傳感器在一定時(shí)間(如l_2s)內(nèi)測(cè)得輪椅始終處于傾斜狀態(tài)時(shí)才將輪椅歸結(jié)為處于爬坡?tīng)顟B(tài)，此時(shí)方輸出信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)再根據(jù)此信號(hào)控制調(diào)整系統(tǒng)對(duì)輪椅進(jìn)行調(diào)整；
[0045]同時(shí)，超聲波傳感器設(shè)置在輪椅支架上以保持其位置恒定，并向輪椅前方一定距離內(nèi)(如3-5m)發(fā)射超聲波以探測(cè)該段距離內(nèi)是否有障礙物，從而為及時(shí)轉(zhuǎn)向提供一定的反應(yīng)調(diào)整時(shí)間。
【權(quán)利要求】
1.一種全自動(dòng)輪椅，包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)(5)和調(diào)整系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)輪椅運(yùn)動(dòng)的電機(jī)(3)，所述探測(cè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)(5)連接，并由控制系統(tǒng)(5)通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)控制輪椅的轉(zhuǎn)向、加減速和平衡，其特征在于:所述探測(cè)系統(tǒng)包括路障探測(cè)裝置和輪椅平衡檢測(cè)裝置，其中，路障探測(cè)裝置為一檢測(cè)前方路面是否平整的超聲波傳感器(7)，輪椅平衡檢測(cè)裝置為一檢測(cè)輪椅與地面傾斜角度的傾角傳感器(6)，所述調(diào)整系統(tǒng)包括一驅(qū)動(dòng)輪椅座椅(2)繞輪椅支架(I)轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整輪椅座椅(2)與水平面夾角的推桿電機(jī)(4)，所述控制系統(tǒng)(5)根據(jù)接收到的超聲波傳感器(7)反饋的路況信息控制輪椅的轉(zhuǎn)向和加減速，根據(jù)接收到的傾角傳感器(7)的信息控制推桿電機(jī)(4)工作以使輪椅座椅(2)繞輪椅支架(I)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而使輪椅座椅(2)始終與水平面保持垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)輪椅，其特征在于:所述控制系統(tǒng)(5)由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接收和控制指令的發(fā)出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)輪椅，其特征在于:所述控制系統(tǒng)(5)中設(shè)有遙控操作板，遙控操作板通過(guò)無(wú)線連接向控制系統(tǒng)(5)發(fā)出相應(yīng)的指令，控制系統(tǒng)根據(jù)收到的指令通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)調(diào)整輪椅的運(yùn)行狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)輪椅，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有控制電機(jī)(3)轉(zhuǎn)速的電機(jī)控制器，電機(jī)控制器根據(jù)控制系統(tǒng)(5)發(fā)出的控制信號(hào)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)輪椅的行進(jìn)速度。
【文檔編號(hào)】A61G5/04GK203915263SQ201420232772
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】梁坤峰, 高春艷, 韓順訓(xùn), 黃明彪, 韓婷, 劉伊濱, 樊亞輝, 崔騰飛, 馮遙遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)