一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅及其使用方法，涉及智能轮椅技术领域。本发明专利技术的智能轮椅包括头盔和轮椅；头盔包括：重力感应模块、第一控制模块和WIFI模块；轮椅包括：第二控制模块、电机驱动模块和电机；重力感应模块用于判断头盔的姿态，将姿态数据发送给第一控制模块，第一控制模块将姿态数据进行编码并将相应指令发送给WIFI模块，WIFI模块接收指令并发送给第二控制模块，第二控制模块将接收的WIFI指令进行相应编码，并将相应电信号发送至电机驱动模块，电机驱动模块将接收的电信号转化为电压信号，电机利用电压信号控制轮椅运动。本发明专利技术智能轮椅操作简单，尤其适用于高度残疾的人群。

Intelligent Wheelchair Based on gravity induction helmet control and its use method

The invention discloses an Intelligent Wheelchair Based on gravity induction helmet control and its use method, and relates to the technical field of intelligent wheelchair. The intelligent wheelchair of the invention comprises a helmet and a wheelchair; the helmet comprises a gravity induction module, a first control module and a WIFI module; the wheelchair comprises a second control module, a motor drive module and a motor; the gravity induction module is used to determine the attitude of the helmet, and the attitude data is transmitted to the first control module, and the first control module sends the attitude data to the first control module. The attitude data is encoded and sent to the WIFI module. The WIFI module receives the instructions and sends them to the second control module. The second control module encodes the received WIFI instructions and sends the corresponding electrical signals to the motor drive module. The motor drive module converts the received electrical signals into voltage signals. The machine uses voltage signals to control wheelchair movement. The intelligent wheelchair of the invention has simple operation, and is especially suitable for people with high disabilities.

【技术实现步骤摘要】
一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅及其使用方法
本专利技术涉及智能轮椅
，尤其涉及一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅及其使用方法。
技术介绍
随着社会的发展和科学技术的进步，人们对老年人和残疾人的关注度越来越高，越来越多的老年人和残疾人等弱势群体开始使用智能轮椅。为了使智能轮椅更好的服务于老年人和残疾人,提高他们的生活自理能力,越来越多的电动式轮椅进入消费者视线。但是大多性能好的电动轮椅是进口的，价格昂贵，普通人难以消费，而国内的则存在功率大，续航差等问题。所以现在大多数家用或者医院所用的轮椅仍然是传统手摇式轮椅。而且现在市面上有的电动轮椅驱动采用位置传感器控制方向，控制模式单一，稳定型差，对于行动不便的人而言，可靠性和安全型都不够，所以在实际生活中，很难真正为老人或者残疾人提供方便、安全、自由的出行。对于高度残疾的人群(手和脚都残疾的人群，不能通过手或脚来有效的控制轮椅)，一般通用式的轮椅很难满足需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅及其使用方法，主要目的是解决高度残疾的人群无法使用传统轮椅的问题。为达到上述目的，本专利技术主要提供了如下技术方案：本专利技术实施例提供了一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅，所述智能轮椅包括头盔和轮椅；所述头盔包括：重力感应模块、第一控制模块和WIFI模块；所述轮椅包括：第二控制模块、电机驱动模块和电机；所述重力感应模块用于判断所述头盔的姿态，将姿态数据发送给所述第一控制模块，所述第一控制模块将所述姿态数据进行编码并将相应指令发送给所述WIFI模块，所述WIFI模块接收所述指令并发送给所述第二控制模块，所述第二控制模块将接收的WIFI指令进行相应编码，并将相应电信号发送至所述电机驱动模块，所述电机驱动模块将接收的电信号转化为电压信号，所述电机利用所述电压信号控制所述轮椅运动。作为优选，所述第一控制模块和所述第二控制模块均为单片机。作为优选，所述重力感应模块为三轴加速度传感器。另一方面，本专利技术实施例提供了上述一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅的使用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：使用者戴上头盔坐于所述轮椅上，通过头部前倾姿态给出轮椅前进指令、通过后倾姿态给出后退指令、通过左摇姿态给出左转指令或通过右摇姿态给出右转指令，实现使用者通过头部动作指挥轮椅进行运动的效果。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术针对高度残疾人群设计了一种基于重力传感器的智能轮椅，通过头部摆动方向来控制轮椅的前进、后退和转向，利用头盔的重力传感器通过WiFi模块向单片机传输指令，从而控制电机以达到控制轮椅的效果。本专利技术的智能头盔使用灵活方便，控制智能化、可编程化程度高，成本低廉，适合推广应用。附图说明图1是本专利技术实施例提供的智能轮椅的模块原理图；图2是本专利技术实施例提供的智能轮椅的操作流程图；图3是本专利技术实施例提供的三轴重力加速度传感器原理图；图4是本专利技术实施例提供的控制端程序流程图；图5是本专利技术实施例提供的接受程序流程图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下以较佳实施例，对依据本专利技术申请的具体实施方式、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。实施例1如图1-图5所示，一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅，上述智能轮椅包括头盔和轮椅；上述头盔包括：重力感应模块、第一控制模块和WIFI模块；上述轮椅包括：第二控制模块、电机驱动模块和电机；上述重力感应模块用于判断上述头盔的姿态，将姿态数据发送给上述第一控制模块，上述第一控制模块将上述姿态数据进行编码并将相应指令发送给上述WIFI模块，上述WIFI模块接收上述指令并发送给上述第二控制模块，上述第二控制模块将接收的WIFI指令进行相应编码，并将相应电信号发送至上述电机驱动模块，上述电机驱动模块将接收的电信号转化为电压信号，上述电机利用上述电压信号控制上述轮椅运动。作为上述实施例的优选，上述第一控制模块和上述第二控制模块均为单片机。作为上述实施例的优选，上述重力感应模块为三轴加速度传感器。如图3所示，1表示芯片初始时刻所处位置，此时X轴初始处于水平线，2表示现在时刻芯片所处位置。其中X^、Y^、Z^分别为X、Y、Z轴转动前的状态，g为重力加速度的方向。如图3所示，芯片转动后各边与水平方向有一些夹角，其X轴与水平线的夹角为αx，与重力加速度g的夹角为α；Y轴与水平线的夹角为βy，与重力加速度g的夹角为β；Z轴与水平线的夹角为γz，与重力加速度g的夹角为γ；X、Y、Z轴方向的加速度分别设为Xa、Ya、Za，即Xa＝gcosα,Ya＝gcosβ,Za＝gcosγ由Xa＝gcosα＝gcos(90°-αx)＝gcosαx，同理可得Ya＝gcosβ＝gcos(90°-βy)＝gcosβyZa＝gcosγ＝gcos(90°-γz)＝gcosγz那么弧度值分别为：最后得到各轴的角度值分别为：本专利技术智能轮椅的使用方法：使用者戴上头盔坐于所述轮椅上，通过头部前摇姿态给出轮椅前进指令、通过后摇姿态给出后退指令、通过左摇姿态给出左转指令或通过右摇姿态给出右转指令，实现使用者通过头部动作指挥轮椅进行运动的效果。本专利技术实现了仅通过头盔就可以控制轮椅的状态，低头时，轮椅前进，后仰时，轮椅后退，往左摆头时轮椅左转，往右摆头时轮椅右转，保持左摆头(右摆头)的姿势时，轮椅会原地转弯。根据头盔前倾的幅度可以实现加速减速。调整好轮椅速度后，可以通过连续点两次头保持当前行驶状态，可再通过连续点两次头取消当前行驶状态。本实验较现有的手摇式轮椅以及电动轮椅，控制起来更方便实用，特别是针对行动不便的老人以及高度残疾(手和脚都残疾)的人群，具有较高的可靠性和安全性。本专利技术实施例中未尽之处，本领域技术人员均可从现有技术中选用。以上公开的仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅，其特征在于，所述智能轮椅包括头盔和轮椅；所述头盔包括：重力感应模块、第一控制模块和WIFI模块；所述轮椅包括：第二控制模块、电机驱动模块和电机；所述重力感应模块用于判断所述头盔的姿态，将姿态数据发送给所述第一控制模块，所述第一控制模块将所述姿态数据进行编码并将相应指令发送给所述WIFI模块，所述WIFI模块接收所述指令并发送给所述第二控制模块，所述第二控制模块将接收的WIFI指令进行相应编码，并将相应电信号发送至所述电机驱动模块，所述电机驱动模块将接收的电信号转化为电压信号，所述电机利用所述电压信号控制所述轮椅运动。

【技术特征摘要】
1.一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅，其特征在于，所述智能轮椅包括头盔和轮椅；所述头盔包括：重力感应模块、第一控制模块和WIFI模块；所述轮椅包括：第二控制模块、电机驱动模块和电机；所述重力感应模块用于判断所述头盔的姿态，将姿态数据发送给所述第一控制模块，所述第一控制模块将所述姿态数据进行编码并将相应指令发送给所述WIFI模块，所述WIFI模块接收所述指令并发送给所述第二控制模块，所述第二控制模块将接收的WIFI指令进行相应编码，并将相应电信号发送至所述电机驱动模块，所述电机驱动模块将接收的电信号转化为电压信号，所述电机利用所述电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：年福忠，刘欣蒙，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62