一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅，其包括电动轮椅、高清摄像头及数据处理单元、喇叭、红外避障传感器、树莓派控制系统单元、动力系统单元、人机交互屏幕。所述防侧翻电动轮椅右侧扶手上设有高清摄像头及数据处理单元，左侧扶手上设有喇叭与人机交互屏幕，左右前轮上侧均设有红外避障传感器，并在座位下方设有动力系统单元和树莓派控制系统单元。轮椅的前后轮上的动力装置由树莓派控制系统单元控制，可以实现不同速度的正反转，从而控制轮椅的行进方向。在电动轮椅上坡前可以根据坡面信息自动调整上坡角度，防止电动轮椅侧翻。动轮椅侧翻。动轮椅侧翻。

【技术实现步骤摘要】
一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅


[0001]本技术涉及电动轮椅
，具体为一种基于树莓派的智能上坡前通过识别坡道信息智能防侧翻的电动轮椅。

技术介绍

[0002]现今社会上的残疾人与老年人群体庞大，电动轮椅的使用已经相当普遍，成为残疾人和老年人群体的主要代步工具。然而，轮椅的安全性又成为人们担忧的问题。在坡道坡度过高时，轮椅难以单人推行上坡；再者就是如果电动轮椅没有正向上坡时，轮椅的四个轮子在某一时刻只有三个轮子是同时接触地面的，这样会导致重心不稳使轮椅发生侧翻。当等效重力线不经过支撑点形成的支撑面积时，物体就会发生倾倒或者侧翻。而在实际情况中，坐在轮椅上的人可能会因为种种原因移动改变整体重心位置；当整体的等效重力线改变至不经过接触点形成的支撑面后，轮椅就会发生侧翻从而造成安全事故。
[0003]因此，创新创业项目人员提供了一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅及控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种智能防侧翻的电动轮椅，为实现目的本技术技术方案如下：一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅，其包括电动轮椅、高清摄像头及数据处理单元、喇叭、红外避障传感器、树莓派控制系统单元、储能动力系统单元和人机交互屏幕，高清摄像头及数据处理单元、喇叭、红外避障传感器、储能动力系统单元和人机交互屏幕均通过数据线连接树莓派控制系统单元。所述防侧翻电动轮椅通过将动力系统单元和树莓派控制系统单元设在座位下方来降低电动轮椅重心；其右侧扶手上设有高清摄像头，用于检测电动轮椅前的坡道信息，并通过树莓派控制系统单元使用OpenCV实时图像处理与模式识别程序对高清摄像头及数据处理单元处理的坡道图像数据进行下一步操作，树莓派控制系统单元控制储能动力系统单元带动前后轮转动，实现不同速度的正反转，进而控制轮椅的行进方向。在电动轮椅上坡前调整轮椅的上坡方向为坡面和水平地面的垂直方向，此时电动轮椅再前进完成上坡，防止电动轮椅斜向上坡可能导致的轮椅侧翻事故。
[0005]以从水平地面面向坡道，交线右侧为角度计算起点，如果电动轮椅相对于坡道和水平地面的交线角度大于92
°
时，树莓派控制系统单元发送信号给储能动力系统单元带动左轮反转右轮正转，整体向左调整电动轮椅上坡角度，使上坡角度保持在88
°
到92
°
范围内；如果电动轮椅相对于坡道和水平地面的交线角度小于88
°
时，树莓派控制系统单元发送信号给储能动力系统单元带动左轮正转右轮反转，整体向右调整电动轮椅上坡角度，使上坡角度保持在88
°
到92
°
范围内。
[0006]作为本技术的一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅的选优技术方案，所述树莓派控制系统单元为Raspberry Pi 4B，其片上系统为BroadcomBCM2711。其中集成了无线通信、蓝牙和低功耗蓝牙模块，用于实现移动端与电动轮椅的局域网通信。
[0007]作为本技术的一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅的选优技术方案，所述高清摄像头及数据处理单元中的图像数据处理使用基于OpenCV中霍夫变换提取高清摄像头中采集的路面特征。
[0008]作为本技术的一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅的选优技术方案，所述的动力储能系统中带动电动轮椅前后轮转动的是舵机，通过舵机精准转动来保证轮椅的精准转向。
[0009]作为本技术的一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅的选优技术方案，所述的动力储能系统中的供能设备为磷酸铁锂电池，在提高能量密度的情况下依然十分稳定、安全。
[0010]作为本技术的一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅，其特征在于：所述的右侧红外避障传感器和左侧红外避障传感器的模块为红外对管模块，该模块单元固定于电动轮椅的左右前轮上方，用于实时监测左前、右前方向的障碍物。
[0011]作为本技术的一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅的选优技术方案，所述人机交互系统中嵌入了相关程序，可以实现控制轮椅运行、查看轮椅电量状态、上坡辅助系统开关等人机交互功能。
[0012]与现有技术相比，本技术提供了一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅，具备以下有益效果。
[0013]通过整体向左或者向右调整电动轮椅上坡角度，实现正向坡道上坡来解决患者没有摆正轮椅斜向上坡时可能会发生的电动轮椅侧翻事故，结构简单，安全可靠；可以也易于运用在其他医疗载人器械、大型重型车辆等，保证使用人员与载具在上坡过程中的安全。
附图说明
[0014]图1为本技术一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮的控制结构图。
[0015]图2为本技术一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅的结构示意图。
[0016]图3为本技术一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅的树莓派控制系统单元的部分电路连接示意图。
[0017]图中1.电动轮椅，2.储能动力系统单元，3.树莓派控制系统单元，4.喇叭，5.人机交互屏幕，6.右侧红外避障传感器，7.左侧红外避障传感器，8.方向控制摇杆，9.高清摄像头及数据处理单元。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和本技术实例做进一步的说明，此处所描述的选优实例仅作说明和解释本技术，并不限定于本技术。
[0019]如图2所示，本技术提供一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅技术方案：一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅，其包括电动轮椅1、高清摄像头及数据处理单元9、喇叭4、左侧红外避障传感器7、右侧红外避障传感器6、树莓派控制系统单元3、储能动力系统单元2和人机交互屏幕5。所述防侧翻电动轮椅通过将储能动力系统单元2和树莓派控制系统单元3设在座位下方来降低电动轮椅重心；其右侧扶手上设有高清摄像头及数据处理单元9，用于检测和处理电动轮椅1前的坡道信息，树莓派控制系统单元3根据坡道
信息控制储能动力系统单元2带动前后轮转动，实现不同速度的正反转，进而控制电动轮椅 1的行进方向。
[0020]本技术基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅的上坡辅助功能的实现，包括以下操作过程：
[0021]Step1：由电动轮椅右侧扶手上的高清摄像头及数据处理单元检测轮椅目前所处位置环境，如果检测到前方道路有斜坡则通过电动轮椅左侧扶手上的喇叭发声告知患者。
[0022]Step2：如果患者需要使用辅助上坡功能，通过在电动轮椅左侧扶手上方人机交互屏幕启动辅助上坡功能。
[0023]Step3：通过高清摄像头及数据处理单元对电动轮椅前方环境进行感知，并通过树莓派控制系统单元使用OpenCV实时图像处理与模式识别程序对高清摄像头及数据处理单元处理的坡道图像数据进行下一步操作。如果电动轮椅相对于坡道和水平地面的交线角度大于92
°
时(以从水平地面面向坡道，交线右侧为角度计算起点)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅，其特征在于：包括电动轮椅(1)、储能动力系统单元(2)、树莓派控制系统单元(3)、喇叭(4)、人机交互屏幕(5)、右侧红外避障传感器(6)、左侧红外避障传感器(7)、方向控制摇杆(8)、高清摄像头及数据处理单元(9)，所述电动轮椅(1)左侧扶手上设有喇叭(4)和人机交互屏幕(5)，所述电动轮椅(1)右侧扶手上设有方向控制摇杆(8)和高清摄像头及数据处理单元(9)，所述电动轮椅(1)的座位下方安装有储能动力系统单元(2)和树莓派控制系统单元(3)，所述电动轮椅(1)左右前轮上方分别设有左侧红外避障传感器(7)和右侧红外避障传感器(6)，高清摄像头及数据处理单元、喇叭、红外避障传感器、储能动力系统单元和人机交互屏幕均通过数据线连接树莓派控制系统单元。2.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅，其特征在于：所述树莓派控制系统单元(3)为Raspberry Pi 4B，集成了无线通信、蓝牙和低功耗蓝牙模块。3.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的智能防上坡侧翻电动轮椅，其特征在于：所述高清摄像头及数据处理单元(9)中的图像数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽强，胡越鸿，李小姣，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：新型
国别省市：