一种结构可调轮椅的智能调控装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种结构可调轮椅的智能调控装置，包括轮椅本体、轮椅控制机构和数据采集单元，数据采集单元包括人体状态信息采集模块、轮椅状态信息采集模块和指令输入模块；轮椅本体包括轮椅支撑架、轮椅坐板、与轮椅坐板摆动连接的轮椅靠背、以及位于轮椅支撑架侧向摆动连接的轮椅支撑腿；轮椅控制机构包括控制器和执行机构；控制器根据数据采集单元采集的信号输出控制指令；执行机构用于控制轮椅靠背相对轮椅坐板成90度到180度之间摆动，和轮椅支撑腿相对轮椅坐板成90度到180度之间摆动的第二执行机构。本发明专利技术通过采集人体状态和轮椅状态，实现轮椅状态的调整，提高轮椅使用者的坐姿舒适度，降低对看护人员的依赖，达到辅助轮椅使用者运动的目的。

Intelligent regulating device and method for wheelchair with adjustable structure

The present invention provides intelligent control device for adjustable wheelchair, wheelchair, wheelchair body including a control mechanism and a data acquisition unit, data acquisition unit comprises a body state information acquisition module, information collection module and a command input module; the wheelchair wheelchair body comprises a support frame, a wheelchair, wheelchair plate connected with the swing plate in the wheelchair and wheelchair backrest, support frame lateral swing connected wheelchair support legs; wheelchair control mechanism includes a controller and actuator; controller according to the signal output data acquisition unit control instruction; actuator is used to control the wheelchair wheelchair backrest relative plate 90 degrees to 180 degrees swing, and wheelchair wheelchair plate relative supporting leg 90 degrees to 180 degrees between the second swing actuator. The present invention through the acquisition of the status of human body and wheelchair state, realize the adjustment of the state of the wheelchair, wheelchair users improve comfort and reduce dependence on caregivers, to assist wheelchair users to exercise.

【技术实现步骤摘要】
一种结构可调轮椅的智能调控装置及方法
本专利技术属于智能轮椅领域，具体涉及一种结构可调轮椅的智能调控装置及方法。
技术介绍
随着老年化的进程快步向前，对老年人和残障人士的关心越来越获得社会和政府的关注。作为上班族的子女，能放在老年人身上的时间很少；或由于经济条件的原因，社工的人数普遍不足，导致跟不上老年人和残障人士的个性化服务需求。目前，轮椅不能依据人的需求提供实时地智能调控服务。对于行动不便人士、老年人等需要长期依赖轮椅生活的人群而言，普通的轮椅能满足大部分人群出行的需求，但是久坐轮椅容易带来更多的危害，比如痤疮、腰椎硬化等疾病，同时也不利于肢体残疾人群的康复。通过查阅文献发现，当前智能轮椅主要采用眼电、脑电、生物电、头部运动、嘴唇运动、加速度计等手段实现轮椅的前进、后退、转向、刹车等行驶功能。虽然能满足部分无法用手操作轮椅的人群日常出行需求，但是无法解决久坐带来的危害，同时不利于行动不便人士的康复。一些专利中设计的轮椅可以调节伸缩架等机构，实现轮椅的平躺以及辅助使用者站立，但是基本上采用的都是手动调节，无法自主调节轮椅结构，实现主动智能辅助轮椅使用者康复的目的。另外，还有很多专利设计了人体参数采集装置，用于监测轮椅使用者的生理信息，这种方案虽然可以监测到使用者的生理信息，对异常信息进行预警，提醒轮椅使用者改善坐姿、增加运动等，但是依然需要使用者本人来处理，而对于无法运动的患者来说，相当困难，因此这类人群还需要看护人来处理，这样不仅会增加社会和家庭的负担，而且会给这类人群带来心理上的压力。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种结构可调轮椅的智能调控装置及方法，达到辅助轮椅使用者运动的目的。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种结构可调轮椅的智能调控装置，包括轮椅本体和轮椅控制机构，其特征在于：还包括数据采集单元，数据采集单元包括人体状态信息采集模块、轮椅状态信息采集模块和指令输入模块；所述的轮椅本体包括轮椅支撑架、固定在轮椅支撑架上的轮椅坐板、与轮椅坐板摆动连接的轮椅靠背、以及位于轮椅支撑架侧向摆动连接的轮椅支撑腿；所述的轮椅控制机构包括控制器和执行机构；其中所述的数据采集单元的输出端与控制器连接，控制器根据数据采集单元采集的信号进行数据处理，输出控制指令给执行机构；执行机构包括用于控制轮椅靠背相对轮椅坐板成90度到180度之间摆动的第一执行机构，和用于控制轮椅支撑腿相对轮椅坐板成90度到180度之间摆动的第二执行机构。按上述装置，所述的第一执行机构包括轮椅靠背与轮椅坐板之间的转动轴、连接在轮椅靠背和轮椅支撑架之间的电缸、以及电缸驱动机构。按上述装置，所述的人体状态信息采集模块包括坐板压力传感器、靠背压力传感器和轮椅支撑腿压力传感器。按上述装置，所述的轮椅状态信息采集模块包括：轮椅支撑腿角度传感器和靠背角度传感器。按上述装置，所述的指令输入模块包括语音输入模块和键盘输入模块。一种所述的结构可调轮椅的智能调控装置实现的智能调控方法，其特征在于：它包括：参数设置，设置康复训练时间阈值T0、轮椅任意状态保持时间T2；模式选择：通过指令输入选择模式，所述的模式包括轮椅人体状态调整模式和下肢训练模式；当选择轮椅人体状态调整模式时，对采集的人体状态信息和轮椅状态信息进行处理，判断人体和轮椅分别所处的状态，分别记录人体当前状态所保持的时间T3、和轮椅当前状态所保持的时间T4，当T3≥T1或者T4≥T2时，发出提示指令，在收到输入的确认指令后输出对应的轮椅状态调整指令，给所述的执行机构；当选择下肢训练模式时，确认轮椅支撑腿上是否有压力信号，若无则提示，若有则按一定的频率摆动轮椅支撑腿，直至达到康复训练时间阈值T0，记录当前时刻对应的人体状态和轮椅状态，退出下肢训练模式并返回模式选择。按上述方法，参数设置还包括设置轮椅使用者任意状态保持的阈值时间T1；所述的模式选择步骤中，当轮椅使用者在任意状态保持的时间达到T1，则自动进入轮椅人体状态调整模式。按上述方法，所述的轮椅状态包括坐直、靠背及腿部支撑、平躺三种。按上述方法，所述的人体状态包括左倾，前倾，右倾，靠背，平躺，坐直六种。本专利技术的有益效果为：通过采集人体状态和轮椅状态，实现轮椅状态的调整，提高轮椅使用者的坐姿舒适度，降低了对看护人员的依赖，达到辅助轮椅使用者运动的目的。附图说明图1为本专利技术一实施例控制对象轮椅的结构示意图。图2为本专利技术一实施例的硬件框图。图3为本专利技术一实施例的方法流程图。图4为本专利技术一实施例的人体状态传感器布局图。图5为本专利技术一实施例的人体状态判断方法流程图。图6为本专利技术一实施例的轮椅状态判断方法流程图。图7为本专利技术一实施例的轮椅默认调整模式框图。图中：1-轮椅靠背，2-轮椅坐板，3-轮椅支撑腿，4-踏板，5-第一转轴，6-第二转轴，7-扶手，8-第一电缸，9-第二电缸，10-轮椅支撑架，11-车轮，12-靠背压力传感器，13-第一坐板压力传感器，14-第二坐板压力传感器，15-第三坐板压力传感器，16-第四坐板压力传感器，17-左踏板压力传感器，18-右踏板压力传感器。具体实施方式下面结合具体实例和附图对本专利技术做进一步说明。如图1和图2所示，本专利技术提供一种结构可调轮椅的智能调控装置，包括轮椅本体、轮椅控制机构和数据采集单元，数据采集单元包括人体状态信息采集模块、轮椅状态信息采集模块和指令输入模块，指令输入模块可以包括语音输入模块和键盘输入模块。另外，还可以增加蓝牙通讯模块和外部接口模块进行远程控制和数据的交互。所述的轮椅本体包括轮椅支撑架10、固定在轮椅支撑架10上的轮椅坐板2、与轮椅坐板2摆动连接的轮椅靠背1、以及位于轮椅支撑架10侧向摆动连接的轮椅支撑腿3，轮椅支撑腿3的底部还可以设置踏板4；车轮11通过轴承连接在轮椅支撑架10上，轮椅靠背1的两侧还可以设置扶手7。所述的轮椅控制机构包括控制器和执行机构；其中所述的数据采集单元的输出端与控制器连接，控制器根据数据采集单元采集的信号进行数据处理，输出控制指令给执行机构；执行机构包括用于控制轮椅靠背1相对轮椅坐板2成90度到180度之间摆动的第一执行机构，和用于控制轮椅支撑腿3相对轮椅坐板2成90度到180度之间摆动的第二执行机构。第一执行机构包括轮椅靠背1与轮椅坐板2之间的第一转动轴5、连接在轮椅靠背1和轮椅支撑架10之间的第一电缸8、以及电缸驱动机构。第二执行机构包括轮椅坐板2与轮椅支撑腿3之间的第二转动轴6、连接在轮椅支撑腿3和轮椅支撑架10之间的第二电缸9。如图4所示，所述的人体状态信息采集模块包括坐板压力传感器13-16、靠背压力传感器12、轮椅支撑腿压力传感器17-19。坐板压力传感器包括4个均布在坐板上的第一坐板压力传感器13、第二坐板压力传感器14、第三坐板压力传感器15和第四坐板压力传感器16，所采集的压力值分别对应为F1、F2、F3、F4；靠背压力传感器12设置在靠背的中间，采集的压力值为F；轮椅支撑腿压力传感器包括设置在踏板4上的左踏板压力传感器17和右踏板压力传感器18，采集的压力值分别对应为为F5、F6。轮椅状态信息采集模块包括：轮椅支撑腿角度传感器和靠背角度传感器。轮椅支撑腿3与轮椅支撑架10初始状态为相互垂直，设此时轮椅支撑腿角度传感器采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构可调轮椅的智能调控装置，包括轮椅本体和轮椅控制机构，其特征在于：还包括数据采集单元，数据采集单元包括人体状态信息采集模块、轮椅状态信息采集模块和指令输入模块；所述的轮椅本体包括轮椅支撑架、固定在轮椅支撑架上的轮椅坐板、与轮椅坐板摆动连接的轮椅靠背、以及位于轮椅支撑架侧向摆动连接的轮椅支撑腿；所述的轮椅控制机构包括控制器和执行机构；其中所述的数据采集单元的输出端与控制器连接，控制器根据数据采集单元采集的信号进行数据处理，输出控制指令给执行机构；执行机构包括用于控制轮椅靠背相对轮椅坐板成90度到180度之间摆动的第一执行机构，和用于控制轮椅支撑腿相对轮椅坐板成90度到180度之间摆动的第二执行机构。

【技术特征摘要】
1.一种结构可调轮椅的智能调控装置，包括轮椅本体和轮椅控制机构，其特征在于：还包括数据采集单元，数据采集单元包括人体状态信息采集模块、轮椅状态信息采集模块和指令输入模块；所述的轮椅本体包括轮椅支撑架、固定在轮椅支撑架上的轮椅坐板、与轮椅坐板摆动连接的轮椅靠背、以及位于轮椅支撑架侧向摆动连接的轮椅支撑腿；所述的轮椅控制机构包括控制器和执行机构；其中所述的数据采集单元的输出端与控制器连接，控制器根据数据采集单元采集的信号进行数据处理，输出控制指令给执行机构；执行机构包括用于控制轮椅靠背相对轮椅坐板成90度到180度之间摆动的第一执行机构，和用于控制轮椅支撑腿相对轮椅坐板成90度到180度之间摆动的第二执行机构。2.根据权利要求1所述的结构可调轮椅的智能调控装置，其特征在于：所述的第一执行机构包括轮椅靠背与轮椅坐板之间的转动轴、连接在轮椅靠背和轮椅支撑架之间的电缸、以及电缸驱动机构。3.根据权利要求1所述的结构可调轮椅的智能调控装置，其特征在于：所述的人体状态信息采集模块包括坐板压力传感器、靠背压力传感器和轮椅支撑腿压力传感器。4.根据权利要求1所述的结构可调轮椅的智能调控装置，其特征在于：所述的轮椅状态信息采集模块包括：轮椅支撑腿角度传感器和靠背角度传感器。5.根据权利要求1所述的结构可调轮椅的智能调控装置，其特征在于：所述的指令输入模块包括语音输...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文锋，徐为则，葛艳红，余志刚，李晓刚，杨镇海，胡心韵，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42