一种具有智能避障功能的助行器制造技术

本发明专利技术公开了一种具有智能避障功能的助行器，涉及医疗复健设备技术领域，包括移动底盘和避障控制系统，移动底盘的外两侧表面安装有驱动电机，驱动电机的输出端外侧表面安装有驱动轮，移动底盘的一侧表面安装有导向机构，移动底盘的顶端表面安装有升降调节机构；本发明专利技术可通过数据获取单元构建手扶推架使用状态的最适高度标准化模型，通过红外发射器和红外接收器获取使用者的身高数据H

【技术实现步骤摘要】
一种具有智能避障功能的助行器


[0001]本专利技术涉及医疗复健设备
，尤其涉及一种具有智能避障功能的助行器
。

技术介绍

[0002][0003]与传统的助行器相比，智能助行器的研究和推广应用有望有效缓解单一的传统助行器功能与多样的患者需求之间的矛盾，减少患者在行走时的能量消耗，帮助他们更加轻松
、
自由地行走，提高残疾患者的生活质量，并带动相关产业发展，增加就业，促进社会和谐，因而具有重要的社会意义
。
[0004]现如今，智能助行器的研究正处于快速发展的阶段，大部分智能助行器均处于样机研制或试验阶段，还存在一些问题，包括：
1、
在智能化程度方面，由于使用者的身高不同，其移动过程中手扶的位置需求也不一致，现有的助行器一般都是固定高度，需要使用者适应助行器的高度，使用舒适性差，可调节的助行器一般都是通过手动调节，无法实现自适应效果，对于本身就有行动障碍的使用者来说操作十分困难
。
[0005] 2、
在使用过程中，由于使用者本身的行动轨道是由助行器进行主导牵引，因此对助行器的避障功能要求较高，现有的助行器一般都是通过减速或者转弯进行避障，但是减速过快或者转弯幅度过大容易导致助行器翻倒，从而给使用者带来危险
。
[0006]针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于：其中避障控制系统可通过数据获取单元构建手扶推架使用状态的最适高度标准化模型，进而通过红外发射器和红外接收器获取使用者的身高数据
H
man
，将身高数据
H
man
录入最适高度标准化模型后输出手扶推架的最适使用高度
H
fit
，进而通过高度调节单元调整手扶推架的高度，通过减速避障模块根据避障检测单元的判断结果控制驱动电机减速，实现助行器整体减速从而达到避障效果，缩距避障模块根据避障检测单元的判断结果控制电动推杆缩短，在减速的同时调整助行器整体长度从而达到避障效果
。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种具有智能避障功能的助行器，包括移动底盘和避障控制系统，所述移动底盘的外两侧表面安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端外侧表面安装有驱动轮，所述移动底盘的一侧表面安装有导向机构，所述移动底盘的顶端表面安装有升降调节机构，所述升降调节机构的顶端表面安装有手扶推架，所述手扶推架的底端表面安装有置物筐
。
[0009]进一步的，所述导向机构包括导向轮和伸缩组件，所述伸缩组件安装在移动底盘的一侧表面，所述导向轮活动安装在伸缩组件的底端表面，所述伸缩组件的顶端表面安装有激光测距仪
。
[0010]进一步的，所述伸缩组件包括电动推杆和导向支轴，所述电动推杆安装在移动底
盘的一侧表面，所述电动推杆的输出端外侧表面安装有导向支架，所述导向轮活动安装在导向支架的底端表面，两个所述导向支轴分别安装在导向支架的外侧表面，所述移动底盘的顶端表面开设有对应于导向支轴的活动长槽，所述导向支轴的末端表面延伸至活动长槽的内壁处
。
[0011]进一步的，所述升降调节机构包括液压泵和调节组件，所述液压泵安装在移动底盘的顶端表面，所述调节组件安装在液压泵的输出端顶端表面，所述手扶推架安装在调节组件的顶端表面，所述手扶推架的顶端表面安装有固定轴，所述固定轴的外侧表面安装有红外发射器和红外接收器
。
[0012]进一步的，所述调节组件包括液压升降杆和升降底座，所述液压升降杆安装在液压泵的输出端顶端表面，所述升降底座安装在液压升降杆的顶端表面，所述升降底座的外侧表面安装有限位立轴，所述移动底盘的内部开设有贯穿槽，所述限位立轴活动安装在贯穿槽的内壁处，所述升降底座的顶端表面安装有升降立轴，所述手扶推架安装在升降立轴的顶端表面
。
[0013]进一步的，所述避障控制系统包括数据获取单元
、
高度调节单元
、
避障检测单元
、
测速分析单元和避障控制单元；数据获取单元构建手扶推架使用状态的最适高度标准化模型，通过红外发射器和红外接收器获取使用者的身高数据
H
man
，将身高数据
H
man
录入最适高度标准化模型后输出手扶推架的最适使用高度
H
fit
，将最适使用高度
H
fit
值发送至高度调节单元；高度调节单元根据最适使用高度
H
fit
计算调整高度值
H
x
，调整高度值
H
x
即手扶推架的位移值，高度调节单元控制液压泵带动液压升降杆在垂直方向上移动进而调整手扶推架的高度，使其顶端位置达到最适使用高度
H
fit
；避障检测单元通过激光测距仪获取前方障碍物距离导向轮的距离，通过速度传感器获取助行器的移动速度
V
u
，并将距离数据和移动速度
V
u
的数值发送至测速分析单元；测速分析单元设定避障最短距离
S
min
，根据助行器的移动速度
V
u
，在避障最短距离内作出避障动作判断，将判断结果发送至避障控制单元；避障控制单元包括减速避障模块和缩距避障模块，所述减速避障模块根据判断结果控制驱动电机减速，实现助行器整体减速从而达到避障效果，所述缩距避障模块根据判断结果控制电动推杆缩短，在减速的同时调整助行器整体长度从而达到避障效果
。
[0014]进一步的，构建手扶推架使用状态的最适高度标准化模型具体过程如下：
S1、
不同身高的使用者使用过程中有对应的最适高度，根据
N
个使用者的身高数据
X
，获得对应的
N
个最适高度数据
y
，得到最适高度标准化模型的数据集
D
，其中最适高度标准化模型中数据的输入
,
数据的输出，设定最适高度标准化模型有
M
个参数个数；
S2、
根据最小二乘法求数据集
D
的线性回归表达式：，进一步的：；其中，，；
S3、
根据最小二乘法球最优参数，设定误差平方和
,
可知；由，得到最优化参数，进而求得最适高度标准化模型公式
。
[0015]进一步的，根据最适使用高度
H
fit
计算调整高度值
H
x
的过程如下：设定手扶推架的初始高度为
H
sta
，可知调整高度值
H
x
=H
fit
‑
H
sta
：当
H
x
=0<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具有智能避障功能的助行器，包括移动底盘（1）和避障控制系统，其特征在于，所述移动底盘（1）的外两侧表面安装有驱动电机（2），所述驱动电机（2）的输出端外侧表面安装有驱动轮（3），所述移动底盘（1）的一侧表面安装有导向机构，所述移动底盘（1）的顶端表面安装有升降调节机构，所述升降调节机构的顶端表面安装有手扶推架（4），所述手扶推架（4）的底端表面安装有置物筐（5）
。2.
根据权利要求1所述的具有智能避障功能的助行器，其特征在于，所述导向机构包括导向轮（6）和伸缩组件，所述伸缩组件安装在移动底盘（1）的一侧表面，所述导向轮（6）活动安装在伸缩组件的底端表面，所述伸缩组件的顶端表面安装有激光测距仪（7）
。3.
根据权利要求1所述的具有智能避障功能的助行器，其特征在于，所述伸缩组件包括电动推杆（8）和导向支轴（
10
），所述电动推杆（8）安装在移动底盘（1）的一侧表面，所述电动推杆（8）的输出端外侧表面安装有导向支架（9），所述导向轮（6）活动安装在导向支架（9）的底端表面，两个所述导向支轴（
10
）分别安装在导向支架（9）的外侧表面，所述移动底盘（1）的顶端表面开设有对应于导向支轴（
10
）的活动长槽（
11
），所述导向支轴（
10
）的末端表面延伸至活动长槽（
11
）的内壁处
。4.
根据权利要求1所述的具有智能避障功能的助行器，其特征在于，所述升降调节机构包括液压泵（
12
）和调节组件，所述液压泵（
12
）安装在移动底盘（1）的顶端表面，所述调节组件安装在液压泵（
12
）的输出端顶端表面，所述手扶推架（4）安装在调节组件的顶端表面，所述手扶推架（4）的顶端表面安装有固定轴（
14
），所述固定轴（
14
）的外侧表面安装有红外发射器（
15
）和红外接收器（
16
）
。5.
根据权利要求1所述的具有智能避障功能的助行器，其特征在于，所述调节组件包括液压升降杆（
17
）和升降底座（
18
），所述液压升降杆（
17
）安装在液压泵（
12
）的输出端顶端表面，所述升降底座（
18
）安装在液压升降杆（
17
）的顶端表面，所述升降底座（
18
）的外侧表面安装有限位立轴（
13
），所述移动底盘（1）的内部开设有贯穿槽，所述限位立轴（
13
）活动安装在贯穿槽的内壁处，所述升降底座（
18
）的顶端表面安装有升降立轴（
19
），所述手扶推架（4）安装在升降立轴（
19
）的顶端表面
。6.
根据权利要求1所述的具有智能避障功能的助行器，其特征在于，所述避障控制系统包括数据获取单元
、
高度调节单元
、
避障检测单元
、
测速分析单元和避障控制单元；数据获取单元构建手扶推架（4）使用状态的最适高度标准化模型，通过红外发射器（
15
）和红外接收器（
16
）获取使用者的身高数据
H
man
，将身高数据
H
man
录入最适高度标准化模型后输出手扶推架（4）的最适使用高度
H
fit
，将最适使用高度
Hfit
值发送至高度调节单元；高度调节单元根据最适使用高度
H
fit
计算调整高度值
H
x
，调整高度值
H
x
即手扶推架（4）的位移值，高度调节单元控制液压泵（
12
）带动液压升降杆在垂直方向上移动进而调整手扶推架（4）的高度，使其顶端位置达到最适使用高度
H
fit
；避障检测单元通过激光测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张徐萍，
申请(专利权)人：南通市第一人民医院，
类型：发明
国别省市：