一种三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，属于医疗器械技术领域，包括电动轮椅、六自由度平台、人脸捕捉摄像头、投影机幕布箱体、底部投影板、电动轮椅控制器、电控箱、一组投影机和手持式遥控器；其中，所述电动轮椅上设有机械手。本申请将电动轮椅放置在矩形体空间中，并在投影机箱体和底部投影板上投影仿真建模的生活场景，能够让体验者体验各种情况下行驶轮椅的情景，既有视觉的仿真场景同时配合实际的轮椅，并伴随轮椅的真实操作，在通过设置的六自由度平台，能够仿真轮椅行驶时的颠簸；为了进一步提高真实感，在六自由度平台下方设置轨道平板车，可在轨道上移动，随着电动轮椅开始行驶，轨道平板车在轨道上同步移动。

A Simulated Electric Wheelchair with Manipulator in Three-dimensional Space Projection and Its Working Method

The invention discloses a three-dimensional space projection simulation electric wheelchair with a manipulator, which belongs to the technical field of medical devices, including an electric wheelchair, a six-degree-of-freedom platform, a face capture camera, a projector curtain box, a bottom projection board, an electric wheelchair controller, an electronic control box, a set of projectors and a hand-held remote controller, wherein the electric wheelchair is equipped with a manipulator. This application places the electric wheelchair in the rectangular space, and projectes the simulated life scene on the projector box and the bottom projection board. It enables the experiencer to experience the situation of wheelchair driving under various circumstances. The existing visual simulation scene can also cooperate with the actual wheelchair, accompanied by the real operation of the wheelchair. Through the six-degree-of-freedom platform, the wheelchair driving can be simulated. In order to further enhance the sense of reality, a track flat car is set under the platform of six degrees of freedom, which can move on the track. As the electric wheelchair starts to move, the track flat car moves synchronously on the track.

【技术实现步骤摘要】
一种三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅及其工作方法
本专利技术属于医疗器械
，特别涉及一种三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅。本专利技术还涉及一种三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅的工作方法。
技术介绍
轮椅是康复的重要工具，轮椅它不仅是肢体伤残者和行动不便人士的代步工具，更重要的是使他们借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动。普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置及座靠四部分组成。对于广大的轮椅生产厂商来说，为了提高设计生产的轮椅的竞争力，需要经常参加展会或者客户来公司洽谈业务时，向客户展示自己公司内轮椅的质量，简单的可以通过客户直接坐上轮椅实际使用进行体验，但是由于公司场地有限，尤其是参加展会时，场地资源尤为紧缺，如何在展会或者公司有限的场地资源条件下展示轮椅的全部性能尤为重要，轮椅在客户使用过程中，可能遇到上坡、下坡、草地、坑洼泥泞等各种情况的路段，但是在公司内部不可能提供这样的场地进行展示，尤其是在展会上，更不可能有这样的条件完全展示轮椅的性能，因此，如何提供一套能够完全展示轮椅全部性能的轮椅是本申请解决的问题。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服以上不足，本专利技术的目的是提供一种三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，解决了如何向客户进行全面展示轮椅性能的问题。本专利技术还提供一种模拟仿真轮椅的工作方法，操作简单，完全模拟真实轮椅的行动轨迹，运行稳定可靠。技术方案：一种三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，包括电动轮椅、六自由度平台、人脸捕捉摄像头、投影机幕布箱体、底部投影板、电动轮椅控制器、电控箱、一组投影机和手持式遥控器，所述电动轮椅设置在六自由度平台的上端面上，所述电控箱设置在六自由度平台上，所述电动轮椅控制器设置在电动轮椅上，所述电动轮椅控制器上设有遥控手柄，所述遥控手柄与电动轮椅控制器连接，所述电动轮椅控制器与电动轮椅的电机连接，所述电动轮椅控制器与电控箱之间通讯，所述投影机幕布箱体为下端开口的矩形结构，所述投影机幕布箱体包括5个侧壁，并且投影机幕布箱体的每个内壁均可投影，所述投影机幕布箱体将电动轮椅和六自由度平台罩设住，所述投影机设置在投影机幕布箱体的顶板上，并且投影机可在投影机幕布箱体的各个面上投射图像，所述人脸捕捉摄像头设置在电动轮椅正对的投影机幕布箱体的上方，并且人脸捕捉摄像头的采集区域设置为电动轮椅所在区域，所述底部投影板设置在投影机幕布箱体内，并且与六自由度平台的上端面处于同一水平面，所述底部投影板上设有投影机，所述手持式遥控器与电控箱之间进行无线通讯；其中，所述电动轮椅上设有机械手，所述机械手与手持式遥控器之间通讯。本专利技术的三维立体环绕式仿真电动轮椅，在电脑上通过仿真软件，建立人工生活和工作的多个场景，通过投影机投影在矩形结构的投影机箱体和底部投影板上，由矩形结构的投影机箱体和底部投影板组成的密闭空间，结合投影机在投影机箱体和底部投影板上投影的仿真场景，犹如操作电动轮椅在实际生活中行驶一样。当人坐在轮椅上，前面面对的投影机幕布上显示生活场景，根据操作员选择进入特定场景，例如选择公园，在投影机幕布上显示仿真的图形，此时操作人员像正常使用电动轮椅一样推动电动轮椅的遥控手柄，电动轮椅控制器将电动轮椅车轮的转速信息传输至控制器中，并与工控机中的控制程序协调，根据转速将轮椅的行驶映射到仿真的场景中，好像人真的坐在轮椅上，在公园内活动，同时由于公园内路面可能有高低不平或者遇到上坡、下坡等情况，六自由度平台根据仿真轮椅在场景中行进的路面的具体情况，六个电动缸进行不同的伸出或者收回的活动，从而营造出设置在六自由度平台上的轮椅在路面上行驶时会出现的上下左右颠簸，结合投影机幕布上的场景，轮椅犹如置身真实环境中行驶，再配合人脸捕捉摄像头，捕捉人面部转向，人脸向左转时，仿真场景中的视角也向左转，向右转同理，因此大大增加了真实的体验感，此仿真电动轮椅能够在有限空间内，不需实际移动轮椅即可向用户展示轮椅的全部功能，能够像轮椅客户提供更加真实的体验，尤其适用于展会或者公司展示宣传产品时使用；对于目前较为高级的电动轮椅可设置机械手操作，由于坐在轮椅上的人行动不便，拿取较高处物品时，可借助机械手拿取物品，操作者通过手持式遥控器遥控真实机械手时，投影在投影幕布上的虚拟的机械手在仿真场景中同步抓取物体。进一步的，上述的三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，所述六自由度平台的下方设有轨道平板车，所述投影机幕布箱体的下端部设置在轨道平板车上，所述轨道平板车设置在轨道上，所述轨道为环形轨道，所述轨道平板车与手持式遥控器通讯。设置的轨道平板车随着电动轮椅的启动在轨道上转动，形成电动轮椅移动的真实感，采用环形轨道节省空间。进一步的，上述的三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，所述六自由度平台包括一组伺服电机、一组电动缸、上平台和下底座，所述伺服电机与电动缸连接，所述电动缸的上端部与上平台的下端面铰接，并且电动缸的下端部与下底座的上端面铰接，所述电控箱设置在下底座的中间位置；所述电控箱内设有一组伺服驱动器、伺服运动控制卡、工控机和控制器，所述伺服运动控制卡和伺服驱动器连接，所述伺服运动控制卡和控制器连接，所述控制器和工控机连接，所述控制器与电动轮椅控制器之间通讯。六个伺服电机分别根据程序设定控制电动缸伸出或者收回，因此上平台会呈现出各种角度的倾斜，从而使得仿真轮椅行驶时坐在轮椅上的操作者会随着平台的倾斜而倾斜，犹如在真实路面上行驶轮椅。设置的电控箱能够准确的控制伺服电机的动作。进一步的，上述的三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，所述电动轮椅的扶手上设有控制面板，所述控制面板与工控机、机械手和轨道平板车连接，所述控制面板上设有导航器。设置的控制面板与手持式遥控器形成双重控制方式，既可以通过遥控器控制设定，也可以通过控制面板，在控制面板上的导航装置，与工控机连接，在导航器上设定目的地址，在仿真的场景中即可与目的地址匹配，在控制面板上显示行驶至虚拟场景中目标地址的路线，操作电控轮椅的遥控手柄根据行驶路线自动将电动轮椅导向目的地址。进一步的，上述的三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，所述底部投影板和下底座之间设有风琴式防护罩，所述风琴式防护罩的上端部固定在底部投影板的下端面上，并且风琴式防护罩的下端部固定在下底座的外壁上，所述风琴式防护罩将六自由度平台罩设住。设置的风琴式防护罩能够将伺服电机、电动缸、电控箱和电线完全罩设住，外形美观。进一步的，上述的三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，所述底部投影板的中间位置设有凹槽，所述电动轮椅穿过凹槽架设在上平台上，所述电动轮椅的车轮悬空设置在凹槽上方。在轮椅支撑板上的中部开设凹槽，电动轮椅穿过凹槽设置在六自由度平台的上端面上。进一步的，上述的三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，所述电动轮椅的椅背上设有安全带。设置的安全带避免仿真倾斜角度较大的斜坡时，操作人员从座椅上掉下来造成危险，同时此仿真轮椅也能让体验者体验危险环境的行驶，在实际体验轮椅时，不可能进行危险路面的行驶，以免造成人员伤害，但是仿真轮椅完全解决了这个问题，通过安全带人完全不会动轮椅上掉下来，同时让体验者体验到危险情况的近似真实情况，同时增强了轮椅使用者安全行驶的意识。进一步的，上述的三维空间投影具有机械手的仿真电动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，其特征在于：包括电动轮椅（1）、六自由度平台（2）、人脸捕捉摄像头（3）、投影机幕布箱体（4）、底部投影板（5）、电动轮椅控制器（6）、电控箱（7）、一组投影机（8）和手持式遥控器（100），所述电动轮椅（1）设置在六自由度平台（2）的上端面上，所述电控箱（7）设置在六自由度平台（2）上，所述电动轮椅控制器（6）设置在电动轮椅（1）上，所述电动轮椅控制器（6）上设有遥控手柄（61），所述遥控手柄（61）与电动轮椅控制器（6）连接，所述电动轮椅控制器（6）与电动轮椅（1）的电机连接，所述电动轮椅控制器（6）与电控箱（7）之间通讯，所述投影机幕布箱体（4）为下端开口的矩形结构，所述投影机幕布箱体（4）包括5个侧壁，并且投影机幕布箱体（4）的每个内壁均可投影，所述投影机幕布箱体（4）将电动轮椅（1）和六自由度平台（2）罩设住，所述投影机（8）设置在投影机幕布箱体（4）的顶板上，并且投影机（8）可在投影机幕布箱体（4）的各个面上投射图像，所述人脸捕捉摄像头（3）设置在电动轮椅（1）正对的投影机幕布箱体（4）的上方，并且人脸捕捉摄像头（3）的采集区域设置为电动轮椅（1）所在区域，所述底部投影板（5）设置在投影机幕布箱体（4）内，并且与六自由度平台（2）的上端面处于同一水平面，所述底部投影板（5）上设有投影机（8），所述手持式遥控器（100）与电控箱（7）之间进行无线通讯；其中，所述电动轮椅（1）上设有机械手（10），所述机械手（10）与手持式遥控器（100）之间通讯。...

【技术特征摘要】
1.一种三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，其特征在于：包括电动轮椅（1）、六自由度平台（2）、人脸捕捉摄像头（3）、投影机幕布箱体（4）、底部投影板（5）、电动轮椅控制器（6）、电控箱（7）、一组投影机（8）和手持式遥控器（100），所述电动轮椅（1）设置在六自由度平台（2）的上端面上，所述电控箱（7）设置在六自由度平台（2）上，所述电动轮椅控制器（6）设置在电动轮椅（1）上，所述电动轮椅控制器（6）上设有遥控手柄（61），所述遥控手柄（61）与电动轮椅控制器（6）连接，所述电动轮椅控制器（6）与电动轮椅（1）的电机连接，所述电动轮椅控制器（6）与电控箱（7）之间通讯，所述投影机幕布箱体（4）为下端开口的矩形结构，所述投影机幕布箱体（4）包括5个侧壁，并且投影机幕布箱体（4）的每个内壁均可投影，所述投影机幕布箱体（4）将电动轮椅（1）和六自由度平台（2）罩设住，所述投影机（8）设置在投影机幕布箱体（4）的顶板上，并且投影机（8）可在投影机幕布箱体（4）的各个面上投射图像，所述人脸捕捉摄像头（3）设置在电动轮椅（1）正对的投影机幕布箱体（4）的上方，并且人脸捕捉摄像头（3）的采集区域设置为电动轮椅（1）所在区域，所述底部投影板（5）设置在投影机幕布箱体（4）内，并且与六自由度平台（2）的上端面处于同一水平面，所述底部投影板（5）上设有投影机（8），所述手持式遥控器（100）与电控箱（7）之间进行无线通讯；其中，所述电动轮椅（1）上设有机械手（10），所述机械手（10）与手持式遥控器（100）之间通讯。2.根据权利要求1所述的三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，其特征在于：所述六自由度平台（2）的下方设有轨道平板车（20），所述投影机幕布箱体（4）的下端部设置在轨道平板车（20）上，所述轨道平板车（20）设置在轨道（21）上，所述轨道（21）为环形轨道，所述轨道平板车（20）与手持式遥控器（100）通讯。3.根据权利要求2所述的三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，其特征在于：所述六自由度平台（2）包括一组伺服电机（21）、一组电动缸（22）、上平台（23）和下底座（24），所述伺服电机（21）与电动缸（22）连接，所述电动缸（22）的上端部与上平台（23）的下端面铰接，并且电动缸（22）的下端部与下底座（24）的上端面铰接，所述电控箱（7）设置在下底座（24）的中间位置；所述电控箱（7）内设有一组伺服驱动器（71）、伺服运动控制卡（72）、工控机（73）和控制器（74），所述伺服运动控制卡（72）和伺服驱动器（71）连接，所述伺服运动控制卡（72）和控制器（74）连接，所述控制器（74）和工控机（73）连接，所述控制器（74）与电动轮椅控制器（6）之间通讯。4.根据权利要求3所述的三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，其特征在于：所述电动轮椅（1）的扶手上设有控制面板（13），所述控制面板（13）与工控机（73）、机械手（10）和轨道平板车（20）连接，所述控制面板（13）上设有导航器（14）。5.根据权利要求3所述的三维空间投影具有机械手的仿真电动轮椅，其特征在于：所述底部投影板（5）和下底座（24）之间设有风琴式防护罩（9），所述风琴式防护罩（9）的上端部固定在底部投影板（5）的下端面上，并且风琴式防护罩（9）的下端部固定在下底座（24）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，陈利，
申请(专利权)人：江苏莱普林斯生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32