基于wifi的智能助残轮椅控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于wifi的智能助残轮椅控制系统及控制方法，系统包括平板电脑监控台子系统、Zedboard嵌入式web服务器子系统、网络摄像机子系统、机械臂控制子系统和轮椅运动控制子系统。该发明专利技术能通过平板电脑监控台子系统接入智能助残轮椅的无线路由组成一个稳定可靠的无线局域网，并且控制台通过网络访问智能助残轮椅的嵌入式web服务器，利用网络摄像头监控运行状态，并通过网络发送即时控制指令。本发明专利技术公开的控制系统组成了一个开发便利、易于维护的智能助残轮椅控制网络，实现一对一的控制形式，并通过一个监控台监控智能助残轮椅；同时，无线局域网还解决了实时监控的视频数据传输问题，实现了监控台通过无线局域网实时监控智能助残轮椅的运动状态。

【技术实现步骤摘要】
基于wifi的智能助残轮椅控制系统及控制方法
本专利技术涉及机器人无线控制领域，特别涉及一种基于wifi的智能助残轮椅控制系统及控制方法。
技术介绍
智能助残轮椅致力于解决老龄化人口和残疾人日常生活的社会问题。传统的助残轮椅都是无法实现远程控制，这样在有些场合是很不方便的。这样就给单独生活的老年人和残疾人带来很困难。为了解决一对一控制问题，有人提出了Zigbee组网控制系统。Zigbee组网控制系统要求每台智能助残轮椅单独安装Zigbee通讯模块，通过编程将各个智能助残轮椅组网。控制台收集所有的智能助残轮椅的状态，当要控制智能助残轮椅时，通过Zigbee网络，利用控制手柄给智能助残轮椅发送相应的运动指令。但是，Zigbee组网技术比较复杂，在开发和维护阶段有难度，而且存在网络连接不上的情况，这样降低了整个控制系统的可靠性、便利性和可行性。同时Zigbee网络对于大数据传送具有严重的局限性，限制了实施监控视频的传输，不利于监控智能助残轮椅整个系统的运行情况。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于wifi的智能助残轮椅控制系统。本专利技术的另一目的在于，提供一种基于wifi的智能助残轮椅控制系统的控制方法。为了达到上述第一目的，本专利技术采用以下技术方案：基于wifi的智能助残轮椅控制系统，包括平板电脑监控台系统，用于实现智能助残轮椅系统的监控和控制功能；Zedboard嵌入式web服务器子系统，用于对平板电脑监控台的网页访问提供网络服务；轮椅运动控制子系统，用于接收平板电脑监控系统通过无线局域网络发送的命令并控制网络中智能助残轮椅运动状态；机械臂控制子系统，用于接收平板电脑监控系统通过无线局域网络发送的命令并控制网络中智能助残轮椅；以及网络摄像机子系统，实现智能助残轮椅系统的视频图像采集和压缩编码功能；所述的平板电脑监控台子系统通过无线路由与基于Zedboard嵌入式web服务器子系统进行信息交互，进而实现对网络摄像机子系统实时采集视频和监控，并控制轮椅运动控制子系统的运动状态和对机械臂控制子系统的机械手进行控制。优选的，所述的网络摄像机子系统包括网络摄像机应用程序模块和USB摄像头，通过所述的USB摄像头实时采集现场图像，网络摄像机应用程序模块将视频数据压缩后传送至固定的缓存目录，以供网页中的流媒体播放器来访问；所述的流媒体播放器为cambozola、VLC播放器或者videolanclient。优选的，所述的轮椅运动控制子系统包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的轮椅CGI程序模块、轮椅PWM发生器驱动程序模块和轮椅IP核PWM发生器模块；所述的轮椅运动控制子系统根据网页的标签链接，来调用特定的轮椅CGI程序模块；所述的轮椅CGI程序模块通过命令解析，为轮椅PWM发生器驱动程序模块传送特定的控制参数；所述的轮椅PWM发生器驱动程序模块根据特定的控制参数调用轮椅IP核PWM发生器模块来产生特定的控制信号和PWM波形，进而实现对智能助残轮椅的运动状态进行控制。优选的，所述的机械臂控制子系统包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的机械臂CGI程序模块、机械臂驱动程序模块和机械臂运动IP核发生器模块；机械臂控制子系统根据网页的标签链接，来调用特定的CGI程序模块；所述的机械臂CGI程序模块通过命令解析，为机械臂驱动程序模块传送特定的控制参数；所述的机械臂驱动程序模块根据特定的控制参数调用机械臂运动IP核发生器模块来产生特定的控制信号和PWM波形，进而实现对智能助残轮椅的机械手臂进行控制。优选的，Zedboard嵌入式web服务器子系统还连接有无线路由，所述的平板电脑监控台子系统通过无线路由搭建无线局域网，通过浏览器输入智能助残轮椅控制系统的IP地址指定访问web服务器的默认网页，通过网页得到智能助残轮椅USB摄像头获取并通过网络摄像机应用程序模块压缩处理后的实时画面，并通过网页控制按钮来控制智能助残轮椅的运动状态。优选的，所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统，通过编译移植嵌入式web服务器为Zedboard系统提供网络访问功能，通过开发监控控制网页，使得平板电脑监控台子系统可以通过网页来进行监控和控制智能助残轮椅的运动状态。优选的，所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统安装Boa单线程HTTP服务器。优选的，所述的网络摄像机应用程序模块为M-JPEG编码软件mipg-streamer。为了达到上述第二目的，本专利技术采用以下技术方案:一种基于wifi的智能助残轮椅控制系统的控制方法，包括下述步骤：S1、将平板电脑监控台的网口和无线路由的LAN口通过网线连接，然后分别给平板电脑监控台和无线路由上电并初始化，设置无线参数，开启无线路由的无线功能，构建平板电脑监控台子系统的无线局域网络；S2、将Zedboard嵌入式系统配备智能助残轮椅，通过编译移植，为嵌入式系统搭建配置Zedboard嵌入式web服务器子系统，所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统选择安装Boa单线程HTTP服务器，并开发集成实现控制和监控功能的特定网页，然后将其放入web服务器默认的路径；S3、在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统上搭建一个网络摄像机子系统，所述的网络摄像机子系统包括网络摄像机应用程序模块和USB摄像头，启用USB摄像头实时采集现场图像；S4、在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统中安装网络摄像机应用程序模块，所述的网络摄像机应用程序选用M-JPEG编码软件mipg-streamer，该网络摄像机应用程序模块将USB摄像头实时采集的视频数据压缩后传送至固定的缓存目录，以供网页中的一个名为cambozola的流媒体播放器来访问；S5、在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统上搭建一个轮椅运动控制子系统，包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的轮椅CGI程序模块、轮椅发生器驱动程序模块和轮椅IP核PWM发生器模块；S6、在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统上搭建一个机械臂控制子系统，包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的机械臂CGI程序模块、机械臂驱动程序模块和机械臂运动IP核发生器模块；S7、分别编写智能助残轮椅不同运动功能的CGI程序，连接至监控网页的运动状态控制按键；S8、在Zedboard的可编程逻辑PL中编写IP核PWM发生器和为该IP核PWM发生器编写相应的Linux驱动程序，然后为该驱动程序提供相应的接口供CGI程序进行调用；S9、在Zedboard的可编程逻辑PL中编写机械臂运动IP核发生器模块和为该IP核发生器模块编写相应的Linux驱动程序，然后为该驱动程序提供相应的接口供CGI程序进行调用；S10、轮椅运动控制子系统通过点击平板电脑监控台的监控网页上运动状态控制按键来运行，当单击一个运动控制按键时，则在服务器后台调用一个相应的CGI程序，然后CGI程序解析运动控制命令，给PWM发生器驱动程序传送特定的参数，这样PWM发生器驱动程序就会驱动PL上的PWM模块产生对应的用于控制智能助残轮椅电机运动方向的方向信号和控制智能助残轮椅电机转速的PWM波，从而实现控制智能助残轮椅的前后、转弯、变速运行；S11、机械臂控制子系统通本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，包括平板电脑监控台系统(1)，用于实现智能助残轮椅系统的监控和控制功能；Zedboard嵌入式web服务器子系统(2)，用于对平板电脑监控台的网页访问提供网络服务；轮椅运动控制子系统(3)，用于接收平板电脑监控系统通过无线局域网络发送的命令并控制网络中智能助残轮椅运动状态；机械臂控制子系统(7)，用于接收平板电脑监控系统通过无线局域网络发送的命令并控制网络中智能助残轮椅；以及网络摄像机子系统(11)，实现智能助残轮椅系统的视频图像采集和压缩编码功能；所述的平板电脑监控台子系统(1)通过无线路由(14)与基于Zedboard嵌入式web服务器子系统(2)进行信息交互，进而实现对网络摄像机子系统(11)实时采集视频和监控，并控制轮椅运动控制子系统(3)的运动状态和对机械臂控制子系统(7)的机械手进行控制。

【技术特征摘要】
1.基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，包括平板电脑监控台系统(1)，用于实现智能助残轮椅系统的监控和控制功能；Zedboard嵌入式web服务器子系统(2)，用于对平板电脑监控台的网页访问提供网络服务；轮椅运动控制子系统(3)，用于接收平板电脑监控系统通过无线局域网络发送的命令并控制网络中智能助残轮椅运动状态；机械臂控制子系统(7)，用于接收平板电脑监控系统通过无线局域网络发送的命令并控制网络中智能助残轮椅；以及网络摄像机子系统(11)，实现智能助残轮椅系统的视频图像采集和压缩编码功能；所述的平板电脑监控台子系统(1)通过无线路由(14)与基于Zedboard嵌入式web服务器子系统(2)进行信息交互，进而实现对网络摄像机子系统(11)实时采集视频和监控，并控制轮椅运动控制子系统(3)的运动状态和对机械臂控制子系统(7)的机械手进行控制。2.根据权利要求1所述的基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，所述的网络摄像机子系统(11)包括网络摄像机应用程序模块(12)和USB摄像头(13)，通过所述的USB摄像头(13)实时采集现场图像，网络摄像机应用程序模块(12)将视频数据压缩后传送至固定的缓存目录，以供网页中的流媒体播放器来访问；所述的流媒体播放器为cambozola、VLC播放器或者videolanclient。3.根据权利要求1所述的基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，所述的轮椅运动控制子系统(3)包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的轮椅CGI程序模块(4)、轮椅PWM发生器驱动程序模块(5)和轮椅IP核PWM发生器模块(6)；所述的轮椅运动控制子系统(3)根据网页的标签链接，来调用特定的轮椅CGI程序模块(4)；所述的轮椅CGI程序模块(4)通过命令解析，为轮椅PWM发生器驱动程序模块(5)传送特定的控制参数；所述的轮椅PWM发生器驱动程序模块(5)根据特定的控制参数调用轮椅IP核PWM发生器模块(6)来产生特定的控制信号和PWM波形，进而实现对智能助残轮椅的运动状态进行控制。4.根据权利要求1所述的基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，所述的机械臂控制子系统(7)包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的机械臂CGI程序模块(8)、机械臂驱动程序模块(9)和机械臂运动IP核发生器模块(10)；机械臂控制子系统(7)根据网页的标签链接，来调用特定的CGI程序模块(8)；所述的机械臂CGI程序模块(8)通过命令解析，为机械臂驱动程序模块(9)传送特定的控制参数；所述的机械臂驱动程序模块(9)根据特定的控制参数调用机械臂运动IP核发生器模块(10)来产生特定的控制信号和PWM波形，进而实现对智能助残轮椅的机械手臂进行控制。5.根据权利要求1所述的基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，Zedboard嵌入式web服务器子系统(2)还连接有无线路由(14)，所述的平板电脑监控台子系统(1)通过无线路由(14)搭建无线局域网，通过浏览器输入智能助残轮椅控制系统的IP地址指定访问web服务器的默认网页，通过网页得到智能助残轮椅USB摄像头(13)获取并通过网络摄像机应用程序模块(12)压缩处理后的实时画面，并通过网页控制按钮来控制智能助残轮椅的运动状态。6.根据权利要求1所述的基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统(2)，通过编译移植嵌入式web服务器为Zedboard系统提供网络访问功能，通过开发监控控制网页，使得平板电脑监控台子系统(1)可以通过网页来进行监控和控制智能助残轮椅的运动状态。7.根据权利要求1所述的基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统(2)安装Boa单线程HTTP服务器。8.根据权利要求2或3所述的基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，所述的网络摄像机应用程序模块(12)为M-JPEG编码软件mipg-streamer。9.根据权利要求1-8中任一项所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：田联房，秦传波，杜启亮，张勤，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44