轮椅助行器一体机控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种轮椅助行器一体机控制方法及系统，包括：获取施加在手把装置上的压力信号和手刹通断信号；基于压力信号判断轮椅助行器一体机的工作模式，工作模式包括助行器模式和轮椅模式；在助行器模式时，获取轮椅助行器一体机与水平面之间夹角的角度变化值，获取轮椅助行器一体机与使用者之间的距离，基于压力信号、手刹通断信号、角度变化值及距离控制轮椅助行器一体机的运行状态，运行状态包括上坡助力状态、下坡增加阻力状态、行驶速度控制状态以及刹车状态；在轮椅模式时，获取轮椅操纵杆的位置变化信息，基于位置变化信息控制轮椅助行器一体机的驱动轮的转速。该控制方法可实现轮椅助行器一体机在助行器模式下和轮椅模式下的智能控制。模式下的智能控制。模式下的智能控制。

【技术实现步骤摘要】
轮椅助行器一体机控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及移位助行辅具
，尤其涉及一种轮椅助行器一体机控制方法及系统。

技术介绍

[0002]目前中国人口老龄化日趋严峻，中国具有超大规模的老年人口数量，预计到2030年，60岁及以上人口占总人口的比例将超过20％，将成为世界上老龄化程度较高的国家；人口老龄化的快速发展致使老人的生活辅助问题亟待解决。根据第二次全国残疾人抽样调查结果显示，全国各类残疾人总数为8296万人，占全国总人口的6.34％，其中60岁及以上残疾人口为4416万人，占全国残疾人总数的53.24％。已有的研究成果表明，行走失稳或下肢运动功能障碍的老年人和残疾人在使用助行器和轮椅时，能较好的帮助他们进行身体的平衡、支撑和助行，行走移动障碍的老年人群和残疾人群对包括轮椅助行器等在内的移位助行辅具有巨大的需求。
[0003]在现有技术中，助行器和轮椅普遍的为分体结构；即助行器只具备辅助行走和平衡的功能，一般不具备轮椅功能，并且也不具备上坡助力、下坡增加阻力等智能功能；而轮椅由于其结构和电机控制方式等的限制，一般也不具备助行器的功能。而目前对于同时需要助行器和轮椅的使用者来说，采用集助行器功能和轮椅功能于一体的轮椅助行器一体机是必要的，但是由于目前助行器和轮椅普遍为分体结构，因而还不存在一种可控制轮椅助行器一体机实现轮椅功能和助行器功能的智能控制的控制方法及系统。因此，如何提供一种可使轮椅助行器一体机实现轮椅功能和助行器功能的智能控制的控制方法及系统是亟待解决的技术问题。

技术实现思路
<br/>[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种轮椅助行器一体机控制方法及系统，以解决现有技术中存在的一个或多个问题。
[0005]根据本专利技术的一个方面，本专利技术公开了一种轮椅助行器一体机控制方法，所述控制方法包括：
[0006]获取施加在所述轮椅助行器一体机的手把装置上的压力信号和手刹通断信号；
[0007]基于获取到的所述压力信号判断所述轮椅助行器一体机的工作模式，所述工作模式包括助行器模式和轮椅模式；
[0008]在所述工作模式为助行器模式时，获取所述轮椅助行器一体机与水平面之间夹角的角度变化值，并获取所述轮椅助行器一体机与使用者之间的距离，基于获取到的所述压力信号、手刹通断信号、角度变化值以及所述距离控制所述轮椅助行器一体机的运行状态，所述运行状态包括上坡助力状态、下坡增加阻力状态、行驶速度控制状态以及刹车状态；
[0009]在所述工作模式为轮椅模式时，获取轮椅操纵杆的位置变化信息，基于所述轮椅操纵杆的位置变化信息控制所述轮椅助行器一体机的驱动轮的转速。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，基于获取到的所述压力信号、手刹通断信号、角度变化值以及所述距离控制所述轮椅助行器一体机的运行状态，包括：
[0011]判断获取到的所述手刹通断信号的通断状态，在所述手刹通断信号为接通状态下，控制所述轮椅助行器一体机的运行状态为刹车状态；
[0012]判断获取到的所述压力信号是否大于压力阈值，在大于所述压力阈值的情况下，控制所述轮椅助行器一体机的运行状态为刹车状态；
[0013]判断获取到的所述角度变化值是否大于预设角度，在大于所述预设角度的情况下，控制所述轮椅助行器一体机的运行状态为下坡增加阻力状态，在小于所述预设角度的情况下，控制所述轮椅助行器一体机的运行状态为上坡助力状态；
[0014]判断获取到的所述距离是否大于安全距离，在大于所述安全距离的情况下，减小所述轮椅助行器一体机的行驶速度。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，控制所述轮椅助行器一体机的运行状态为下坡增加阻力状态，包括：
[0016]减小用于驱动所述轮椅助行器一体机的驱动轮的驱动电机的正向转矩或增大反向转矩；和/或
[0017]控制所述轮椅助行器一体机的运行状态为上坡助力状态，包括：
[0018]增大用于驱动所述轮椅助行器一体机的驱动轮的驱动电机的正向转矩。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述轮椅操纵杆为霍尔操纵杆，所述轮椅助行器一体机包括左轮驱动部件和右轮驱动部件；
[0020]基于所述轮椅操纵杆的位置变化信息控制所述轮椅助行器一体机的驱动轮的转速，包括：
[0021]获取所述轮椅操纵杆在第一方向上的位置变化数据，第一方向为与所述轮椅助行器一体机的行驶方向垂直的方向；
[0022]当所述第一方向上的位置变化数据为零时，基于所述霍尔操纵杆的投影直线计算所述轮椅助行器一体机的行驶速度，基于计算得到的所述行驶速度确定所述左轮驱动部件和右轮驱动部件的转速。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，当所述第一方向上的位置变化数据不为零时，基于所述霍尔操纵杆的投影直线末端的位置坐标计算所述轮椅助行器一体机的转弯角速度以及转弯半径，基于所述转弯角速度以及转弯半径确定所述左轮驱动部件和右轮驱动部件的转速。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，所述轮椅助行器一体机的行驶速度的计算公式为：
[0025][0026]其中，V为行驶速度，V
m
为当前档位下的最大行驶速度，(x，y)为所述霍尔操纵杆投影直线末端的位置坐标，(x
max
，y
max
)为所述霍尔操纵杆投影直线末端的最大位置坐标。
[0027]在本专利技术的一些实施例中，当所述第一方向上的位置变化数据不为零时，所述左轮驱动部件和右轮驱动部件的转速分别为：
[0028][0029][0030]ω
l
表示左轮驱动部件的转速，ω
R
表示右轮驱动部件的转速，R表示转弯半径，L表示左驱动轮与右驱动轮之间的间距，r表示左驱动轮和右驱动轮的半径，Ω表示所述轮椅助行器一体机的转弯角速度。
[0031]在本专利技术的一些实施例中，所述手把装置包括左手把装置和右手把装置。
[0032]根据本专利技术的另一方面，还公开了一种轮椅助行器一体机控制系统，所述控制系统包括：
[0033]压力检测部件，设置在所述轮椅助行器一体机的手把装置上，用于获取施加在所述轮椅助行器一体机的手把装置上的压力信号；
[0034]刹车部件，设置在所述轮椅助行器一体机的手把装置上，用于获取手刹通断信号；
[0035]惯性传感器，用于获取所述轮椅助行器一体机与水平面之间的夹角的角度变化值；
[0036]距离传感器，用于获取所述轮椅助行器一体机与使用者之间的距离；
[0037]手操器，用于获取轮椅操纵杆的位置变化信息；
[0038]微处理器，基于获取到的所述压力信号判断所述轮椅助行器一体机的工作模式，基于获取到的所述压力信号、手刹通断信号、角度变化值以及所述距离控制所述轮椅助行器一体机的运行状态，以及基于所述轮椅操纵杆的位置变化信息控制所述轮椅助行器一体机的驱动轮的转速；其中，所述工作模式包括助行器模式和轮椅模式，所述运行状态包括上坡助力状态、下坡增加阻力状态、行驶速度控制状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮椅助行器一体机控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：获取施加在所述轮椅助行器一体机的手把装置上的压力信号和手刹通断信号；基于获取到的所述压力信号判断所述轮椅助行器一体机的工作模式，所述工作模式包括助行器模式和轮椅模式；在所述工作模式为助行器模式时，获取所述轮椅助行器一体机与水平面之间夹角的角度变化值，并获取所述轮椅助行器一体机与使用者之间的距离，基于获取到的所述压力信号、手刹通断信号、角度变化值以及所述距离控制所述轮椅助行器一体机的运行状态，所述运行状态包括上坡助力状态、下坡增加阻力状态、行驶速度控制状态以及刹车状态；在所述工作模式为轮椅模式时，获取轮椅操纵杆的位置变化信息，基于所述轮椅操纵杆的位置变化信息控制所述轮椅助行器一体机的驱动轮的转速。2.根据权利要求1所述的轮椅助行器一体机控制方法，其特征在于，基于获取到的所述压力信号、手刹通断信号、角度变化值以及所述距离控制所述轮椅助行器一体机的运行状态，包括：判断获取到的所述手刹通断信号的通断状态，在所述手刹通断信号为接通状态下，控制所述轮椅助行器一体机的运行状态为刹车状态；判断获取到的所述压力信号是否大于压力阈值，在大于所述压力阈值的情况下，控制所述轮椅助行器一体机的运行状态为刹车状态；判断获取到的所述角度变化值是否大于预设角度，在大于所述预设角度的情况下，控制所述轮椅助行器一体机的运行状态为下坡增加阻力状态，在小于所述预设角度的情况下，控制所述轮椅助行器一体机的运行状态为上坡助力状态；判断获取到的所述距离是否大于安全距离，在大于所述安全距离的情况下，减小所述轮椅助行器一体机的行驶速度。3.根据权利要求2所述的轮椅助行器一体机控制方法，其特征在于，控制所述轮椅助行器一体机的运行状态为下坡增加阻力状态，包括：减小用于驱动所述轮椅助行器一体机的驱动轮的驱动电机的正向转矩或增大反向转矩；和/或控制所述轮椅助行器一体机的运行状态为上坡助力状态，包括：增大用于驱动所述轮椅助行器一体机的驱动轮的驱动电机的正向转矩。4.根据权利要求1所述的轮椅助行器一体机控制方法，其特征在于，所述轮椅操纵杆为霍尔操纵杆，所述轮椅助行器一体机包括左轮驱动部件和右轮驱动部件；基于所述轮椅操纵杆的位置变化信息控制所述轮椅助行器一体机的驱动轮的转速，包括：获取所述轮椅操纵杆在第一方向上的位置变化数据，第一方向为与所述轮椅助行器一体机的行驶方向垂直的方向；当所述第一方向上的位置变化数据为零时，基于所述霍尔操纵杆的投影直线计算所述轮椅助行器一体机的行驶速度，基于计算得到的所述行驶速度确定所述左轮驱动部件和右轮驱动部件的转速。5.根据权利要求4所述的轮椅助行器一体机控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰陟，王强，白雪，王丽，单新颖，
申请(专利权)人：国家康复辅具研究中心，
类型：发明
国别省市：