一种电动轮椅控制装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种电动轮椅控制装置，包括控制电动轮椅电机工作的中央处理单元，还设有输出使用者头部姿势变化信号至中央处理单元的头姿识别装置。该轮椅控制装置可便于重症瘫痪病人使用，且符合人体运动习惯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及代步工具的控制系统，更具体的说，涉及一种用于电动轮椅的控制装置。
技术介绍
轮椅是一种作为辅助残疾人行动的装置，它的用途是帮助残疾人能够自主行动，已经得到越来越来越广泛的运用，特别是电动轮椅，其不仅操作方便，且运动便捷。然而，对于高位截瘫的病人来说，很难通过操作手柄来控制电动轮椅，使得高位截瘫的病人在使用轮椅时不得不由他人推行，这样病人需要长期借助他人帮助。而本专利技术可以很大程度上解决这个问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是实现一种可以由重症瘫痪病人使用操作轮椅运动的控制装置。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种电动轮椅控制装置，包括轮椅本体，控制电动轮椅电机工作的中央处理单元，还设有输出使用者头部姿势变化信号输送至中央处理单元的头姿识别装置。所述的头姿识别装置包括一个悬挂于轮椅前方采集使用者头部姿态变化的摄像机，与摄像机连接处理采集的头部姿态变化信号的处理器，所述的处理器将头部姿态变化信号转换成电压信号输送至中央处理单元，佩戴于使用者头上的LED标点头套。所述的电机上设有电极传感器，由所述的电极传感器采集的信号输送至中央处理单元。所述的中央处理单元设有多功能接口。所述的LED标点头套上设有一个固定于使用者嘴前的咬合开关。电动轮椅控制装置的控制方法，包括系统启动；摄像机采集使用者头部的LED灯图像，提取特征状态；处理器对采集的LED灯图像特征状态进行头部位姿计算；计算出头部位姿后输出相应控制指令至中央处理单元控制轮椅运动。进一步的所述的输出至中央处理单元控制指令包括LED灯图像特征状态持续在向左偏移状态，控制轮椅左转前进；LED灯图像特征状态持续在向右偏移状态，控制轮椅右转前进；LED灯图像特征状态持续在向下偏移状态，控制轮椅直线退转；LED灯图像特征状态持续在向上偏移状态，控制轮椅直线前进。本专利技术的优点在于该轮椅控制装置可便于重症瘫痪病人使用，且符合人体运动习惯。附图说明下面对本专利技术说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明图I为轮椅控制装置电路框图；图2为头姿识别装置的工作原理图；图3为相机红外LED标记点采集头部姿势以及处理的算法流程图；图4为电机控制原理框图；、上述图中的标记均为1、头姿识别装置；2、中央处理单元；3、电机；4、多功能接口 ；5、电极传感器。具体实施例方式参见图I可知，该装置主要包括头姿识别装置I、中央处理单元2、多功能接口 4以及电极传感器5，其中中央处理单元2为轮椅的总控制器，输出控制命令至电机3，从而驱动轮椅运动；头姿识别装置I包括一个悬挂于轮椅前方采集使用者头姿变化的摄像机，以及与摄像机连接处理采集的头姿变化信号的处理器，摄像机与处理器相配合采用红外LED标记点形式采集使用者头姿的变化，并由处理器将头姿变化信号的转换成电压信号输送至中央处理单元2,红外LED标记点形式需要使用者佩戴LED标点头套,在头套正前方设有数个红外LED光源，供摄像机能够清晰的采集到头姿变化信号，LED标点头套上还设有一个固定于使用者嘴前的咬合开关，可以用可调节位置的连杆固定，咬合开关为一个外部包有保护膜的微动开关，由于使用者行动不便，可以通过控制咬合开关，实现对系统的开关，避免带上头套后头部不能正常运动只能控制轮椅的尴尬局面。LED标点头套可以通过电源线与轮椅电源连接，由其供电，并连接咬合开关与中央控制单元2。当中央处理单元2接收到处理器信号后，根据该信号控制电机3前进后退及其转速；其工作原理图见图2，摄相机与处理器相配合采用红外LED标记点形式采集使用者头部姿态的变化，算法处理的流程图见图3。控制咬合开关系统启动后，摄像机采集使用者头部的LED灯图像，提取特征状态，DSP处理器对采集的LED灯图像特征状态进行头部位姿计算，计算出头部位姿后输出相应控制指令至中央处理单元2控制轮椅运动，这里的指令为LED灯图像特征状态持续在向左偏移状态，控制轮椅左转前进；LED灯图像特征状态持续在向右偏移状态，控制轮椅右转前进；LED灯图像特征状态持续在向下偏移状态，控制轮椅直线退转；LED灯图像特征状态持续在向上偏移状态，控制轮椅直线前进。其中摄像机按照轮椅的标准以及不同参数选定；而DSP处理器的主要功能是将头部姿态变化信号转换成电压信号输送至中央处理单元2。并且DSP处理功能是由DSP和FPGA协同工作完成。当头部姿态变化信号进入摄相机后，FPGA进行接收同时向Memory处理器发出请求命令并向DSP发出中断。在FPGA中利用各种算法对原始图像数据进行预处理。Memory处理器响应请求后将FPGA预处理完的数据写入SDRAM中。DSP响应中断后从高速存储器中取出数据。最终通过DA转换成电压信号输送到中央处理单元2。电极传感器5设于电机3上并将米集的信号输送至中央处理单兀2,对电机状态实施实时监控，对电动机可能出现的连接不正常等现象进行处理；中央处理单元2通过该信号实时地控制左右电机3前进后退及其转速，左右电机3接收到指令后完成其指令要求，同时等待下一个指令的到来并相应地完成任务。在左右电机3在完成所提供的任务时，可能出现不达标或不同步等问题，那么中央处理单元2会再次调整并反馈给左右电机3来完成指令要求，进而达到实时控制的目的。其电机控制原理框图见图4所示。轮椅的多功能接口 4为装置的外接设备接口，可采用USB接口，以方便与系统进行交流，实现辅助功能。使用头姿识别装置I的电动轮椅还可以保留手柄式或按钮式控制装置，并设置一个切换键，增强轮椅的通用性。上面结合附图对本专利技术进行了示例性描述，显然本专利技术具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本专利技术的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本专利技术的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动轮椅控制装置，包括轮椅本体，控制电动轮椅电机（3）工作的中央处理单元（2），其特征在于：还设有输出使用者头部姿势变化信号输送至中央处理单元（2）的头姿识别装置（1）。

【技术特征摘要】
1.一种电动轮椅控制装置，包括轮椅本体，控制电动轮椅电机(3)工作的中央处理单元(2)，其特征在于还设有输出使用者头部姿势变化信号输送至中央处理单元(2)的头姿识别装置(I)。2.根据权利要求I所述的电动轮椅控制装置，其特征在于所述的头姿识别装置(I)包括一个悬挂于轮椅前方采集使用者头部姿态变化的摄像机，与摄像机连接处理采集的头部姿态变化信号的处理器，所述的处理器将头部姿态变化信号转换成电压信号输送至中央处理单元(2)，佩戴于使用者头上的LED标点头套。3.根据权利要求I或2所述的电动轮椅控制装置，其特征在于所述的电机(3)上设有电极传感器(5)，由所述的电极传感器(5)采集的信号输送至中央处理单元(2)。4.根据权利要求3所述的电动轮椅控制装置，其特征在于所述的中央处理单元(2)设有多功能接口(4)。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵源，李铁柱，黄鹂，康涛，
申请(专利权)人：中航华东光电有限公司，
类型：发明
国别省市：