智能助行器控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能助行器控制系统，包括主控制器、驱动装置、安全传感器模块、电源管理模块、无线控制模块和辅助模块，其中：主控制器分别与驱动装置、安全传感器模块、电源管理模块、辅助模块和无线控制模块连接；所述电源管理模块根据人体状态决定是否向控制系统上电。本发明专利技术能够有效改善助行器使用者的步行姿态和日常生活状况，给他们带来一种全新的、安全的生活方式，有利于提高他们的康复水平和使用助行器出行的舒适度。

【技术实现步骤摘要】
智能助行器控制系统
本专利技术涉及一种智能助行器控制系统，尤其是涉及一种帮助老年人以及行走功能障碍的患者行走的助行器控制系统及助行器，其属于康复辅助器具和移动助行

技术介绍
对于下肢站立和行走能力较弱的残疾人和老人来说，在日常生活中，当他们需要助行器来解决出行和康复的需要时，传统的助行器不能感应到人体的是否站在安全、正确的位置上，更不能检测人体步行姿态，也不能判断所处环境的路况，给使用助行器的人带来安全隐患。本专利技术针对上述问题，提供了一种智能助行器控制系统，用于助行器的使用者在正确坐姿状态下启动助行器，安全正常行驶，在使用中检测人体步行姿态，用被动模式和主动模式训练使用者行走。使用者在操作助行器时，遇到上下坡路况时，该系统能够根据坡道坡度控制助行器加速或减速。能够有效改善助行器使用者的步行姿态和日常生活状况，给他们带来一种全新的、安全的生活方式，有利于提高他们的康复水平和使用助行器出行的舒适度。
技术实现思路
为实现本专利技术之目的，采用以下技术方案予以实现：一种智能助行器控制系统，包括主控制器、驱动装置、安全传感器模块、电源管理模块、无线控制模块和辅助模块，其中：主控制器分别与驱动装置、安全传感器模块、电源管理模块、辅助模块连接；主控制器与无线控制模块无线连接；所述电源管理模块根据人体状态决定是否向驱动装置上电。所述的控制系统，其中：驱动装置包括第一驱动器、第二驱动器、左电机、右电机和霍尔传感器；安全传感器模块包括位置传感器、倾斜传感器和压力传感器；电源管理模块包括电池、电压转换电路和电源自启动装置，自启动装置作为电源开关，处于常开状态，以断开电源供电，当位置传感器检测到人体处于正确位置和姿态后，再判断安全传感器模块的压力传感器是否受到压力后，如果受到压力，此时自启动装置开关闭合，电源接通，驱动装置处于上电状态。所述的控制系统，其中：控制系统上电后，安全传感器将智能助行器使用者的位置信息实时发送给主控制器，主控制器先根据接收到的位置信息判断使用者是否处于安全位置，如果处于安全位置，主控制器再继续判断左、右扶手压力，如果左、右扶手的压力都大于零，主控制器控制电源管理模块的自启动装置向助行器的驱动装置供电；如果判断使用者未处于安全位置，则主控制器控制电源管理模块的自启动装置不向助行器的驱动装置供电，同时主控制器控制辅助模块中的显示模块和报警装置发出未处于安全位置的报警信号。所述的控制系统，其中：位置传感器包括1个红外探测传感器和3个超声波传感器，其中第一超声波传感器和第二超声波传感器分别设置在助行器左右扶手下方；第三超声波传感器和红外探测传感器设置在助行器座垫前端中央的位置。所述的控制系统，其中：主控制器对安全位置的判断，是通过对1个红外探测传感器和3个超声波传感器检测到的信息进行综合判定而进行的，即，当红外探测传感器检测到助行器扶手前有人体活动，并且第一超声波传感器和第二超声波传感器分别检测到距离人体髋部的范围在第一预定范围之内，并且第三超声波传感器探测到人体躯干距离助行器在第二预定范围之内时，主控制器判断人体处于助行器的安全位置，此时主控制器启动智能助行器。所述的控制系统，其中：安全传感器模块还包括压力传感器，所述压力传感器分别设置在助行器的左手扶手和右手扶手，用于检测使用者手扶助行器的压力，并将检测到的压力数值实时传输给主控制器，主控制器根据接收到的压力数值决定是否启动助行器、提高或降低助行器行走速度和报警。所述的控制系统，其中：当位置传感器判断人体在助行器的安全位置，并且压力传感器检测到使用者双手扶着助行器左右扶手的压力时，主控制器给自启动装置发送控制信号，自启动装置开关闭合，电源管理模块开始给助行器驱动装置的第一驱动器和第二驱动器供电，左、右电机开始启动。所述的控制系统，其中：在被动模式下的初始状态，使用者手握助行器的扶手，产生压力，此时助行器向前行走，驱动装置的霍尔传感器向主控制器反馈左右电机运行情况，扶手上的压力传感器记录人手的压力，主控制器判断初始状态下哪只手的压力大并实时检测初始压力大的手的压力值，如果该压力值逐渐减小，则主控制器控制助行器速度也跟随逐渐减小直至停止；当该压力值逐渐增大，则主控制器控制助行器速度也跟随逐渐增加，此时助行器的安全传感器模块对人体距离和姿态进行判断，如果人体处于安全位置，控制器控制助行器速度继续增加，直至速度达到安全运行的最大速度；如果人体处于不安全的位置，则主控制器控制助行器的速度逐渐减小，直至人体处于安全位置。所述的控制系统，其中：安全传感器模块还包括倾斜传感器，由倾斜传感器判断助行器是否为上下坡，上坡时主控器控制助行器加速，下坡时主控制器控制助行器减速。所述的控制系统，其中：助行器起、停时，主控制器通过缓冲的方式控制助行器的速度改变。所述的控制系统，其中：在主动模式下，主控制器根据人左、右手对左、右扶手的压力的检测值控制助行器进行拐弯。所述的控制系统，其中：主控制器对助行器转弯角度判断方式如下：设助行器两个扶手之间的距离为H，将人体作用在左右扶手上的压力值换算成等效距离数值；设拐弯判断模型为对称的四边形，两底边为压力等效距离，高为两个扶手间的距离H，设定上底和下底的长度分别为a和b，上底代表左手压力，下底代表右手压力，如果a≠b，则模型为等腰梯形，计算梯形的腰与上底之间的夹角φ，当φ大于0时，主控制器控制助行器向左转弯；当φ小于0时，主控制器控制助行器向右转弯。所述的控制系统，其中：辅助模块包括感应手闸、人体信息传感器和显示模块，使用者通过控制辅助模块中的感应手闸，调整助行器左右电机的速度，辅助模块通过扶手上的人体信息传感器检测使用者心率并发送给主控制器，显示模块显示使用者心率、路况信息和速度信息。所述的控制系统，其中：安全传感器模块包括倾斜传感器，倾斜传感器安装在智能助行器主框架内，相对于助行器重心所在垂线平行，在助行器前倾、后倾、左侧倾和右侧倾4个方向运动，将测得的助行器重心垂线的变化量实时传输给主控制器。所述的控制系统，其中：当助行器在平地时，倾斜传感器测量助行器重心垂线的数值为(0，0)，当助行器上、下坡、左侧倾和右侧倾时，倾斜传感器测量助行器重心垂线的二维数值为(x，y)，将测得的二维数值划分为4个象限的坐标系，x＞0代表上坡，x＜0代表下坡，y＞0代表左侧倾，y＜0代表右侧倾，系统预设最大极限阈值，上下坡最大极限阈值为X和-X，左右倾倒最大极限阈值为Y和-Y。所述的控制系统，其中：主控制器实时将倾斜传感器检测的助行器重心垂线的上下坡数值与预设的上下坡最大极限阈值进行比较，当倾斜传感器测量助行器重心垂线的绝对值大于预设上下坡最大极限阈值的绝对值时，主控制器控制辅助模块的显示模块和报警模块发出报警信号，提示坡度危险，且主控制器向驱动装置发出停止信号，电机停止。所述的控制系统，其中：主控制器实时将倾斜传感器检测的助行器重心垂线的左右倾斜数值与预设的左右倾倒最大极限阈值进行比较，当倾斜传感器测量助行器重心垂线的绝对值大于预设左右倾倒最大极限阈值的绝对值时，主控制器控制辅助模块的显示模块和报警模块发出报警信号，提示有倾倒危险，且主控制器向驱动装置发出停止信号，电机停止运转。所述的控制系统，其中：使用者操作无线控制模块时，按下按键后，相应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能助行器控制系统，包括主控制器、驱动装置、安全传感器模块、电源管理模块、无线控制模块和辅助模块，其特征在于：主控制器分别与驱动装置、安全传感器模块、电源管理模块、辅助模块连接；主控制器与无线控制模块无线连接；所述电源管理模块根据人体状态决定是否向驱动装置上电。

【技术特征摘要】
1.一种智能助行器控制系统，包括主控制器、驱动装置、安全传感器模块、电源管理模块、无线控制模块和辅助模块，其特征在于：主控制器分别与驱动装置、安全传感器模块、电源管理模块、辅助模块连接；主控制器与无线控制模块无线连接；所述电源管理模块根据人体状态决定是否向驱动装置上电。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：驱动装置包括第一驱动器、第二驱动器、左电机、右电机和霍尔传感器；安全传感器模块包括位置传感器、倾...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，兰陟，潘国新，邢阳辉，李宏亮，王丽，
申请(专利权)人：国家康复辅具研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11