一种多功能智能轮椅.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115006124A(43)申请公布日2022.09.06(21)申请号202210693994.4(22)申请日2022.06.20(71)申请人桂林理工大学地址541004广西壮族自治区桂林市七星区建干路12号(72)发明人刘亚荣吴雪涛谢晓兰王琳琳蒋俊清梁冰冰(51)Int.Cl.A61G5/04(2013.01)A61G5/14(2006.01)A61G5/10(2006.01)A61B5/021(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种多功能智能轮椅(57)摘要本发明公开了一种多功能智能轮椅。包括控制模块、驱动模块和身体状况监测模块，其中控制模块包含FPGA主控板、电源、红外避障传感器、超声波测距传感器、CSI摄像头、控制面板、遥控子模块；驱动模块包含电机驱动器、无刷电机A、无刷电机B、无刷电机C、轮椅把手、蜗轮蜗杆、轮椅座位、轮椅轮子；身体状况监测模块包含心率监测子模块、血压监测子模块和语音播报子模块。本发明通过多个传感器融合实现自主驾驶功能；通过电机驱动器控制轮椅把手和蜗轮蜗杆实现辅助站立的功能；通过身体状况监测模块实现心率和血压监测的功能。本发明减轻了看护人员的看护压力，减少了目标群体出行负担，给目标群体带来了便利，具有较高的应用价值。CN115006124ACN115006124A权利要求书1/2页1.一种多功能智能轮椅，其特征在于，包括控制模块、驱动模块和身体状况监测模块三大模块，控制模块与驱动模块相连接，控制模块与身体状况监测模块相连接；其中控制模块包含FPGA主控板、电源、红外避障传感器、超声波测距传感器、CSI摄像头、控制面板、遥控子模块；驱动模块包含电机驱动器、无刷电机A、无刷电机B、无刷电机C、轮椅把手、蜗轮蜗杆、轮椅座位、轮椅轮子；身体状况监测模块包含心率监测子模块、血压监测子模块和语音播报子模块；FPGA主控板分别与电源、红外避障传感器、超声波测距传感器、CSI摄像头、控制面板、遥控子模块相连接；电机驱动器分别与FPGA主控板、电源、无刷电机A、无刷电机B、无刷电机C相连接；无刷电机A与轮椅把手相连接，无刷电机B与蜗轮蜗杆相连接，蜗轮蜗杆与轮椅座位相连接，无刷电机C与轮椅轮子相连接；心率监测子模块、血压监测子模块、语音播报子模块分别与FPGA主控板相连接；所述控制模块是智能轮椅的控制核心，结合各个模块实现轮椅的辅助站立、自主驾驶、和身体状况监测功能；所述FPGA主控板是控制模块的核心，用来接收和发送指令，进而控制智能轮椅的运行状态；所述电源给FPGA主控板和电机驱动器供电；所述红外避障传感器用来感应附近障碍物；采用三角测距的原理，红外发射器按照一定角度发射红外光束，遇到物体之后，光会被反射，检测到反射光之后，通过几何三角关系，就可以计算出物体距离；但当距离过大或过小时，红外测距效果明显变差，故与所述超声波测距传感器结合使用；所述超声波测距传感器采用回声探测法测量障碍物的距离；超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时计数器开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物面阻挡就立即反射回来，超声波接收器收到反射回的超声波就立即停止计时；根据超声波在空气中的传播速度和计时器记录的时间，就可以计算出发射点距障碍物面的距离；所述CSI摄像头用来采集轮椅行驶过程中的路况信息；采用深度学习的物体检测方法，大大降低了物体检测的漏检率和误检率，通过在没有车道线的路况下行驶的数据来训练神经网络，训练好之后，神经网络在没有车道线的时候也能判断出智能轮椅可以怎么行驶；所述控制面板用来给用户提供可视化控制按钮，包含开关机按钮、辅助站立按钮、自主驾驶按钮和身体状况监测按钮；按下开关机按钮开机后，当用户需要辅助站立、自主驾驶或身体状况监测时点击对应按钮即可；所述遥控子模块可以接收遥控信号，以控制轮椅前进、后退、转弯和停止，遥控信号的优先级高于自主驾驶的优先级；所述驱动模块利用电机驱动器分别驱动无刷电机A、无刷电机B和无刷电机C，然后再分别控制轮椅把手、涡轮蜗杆和轮椅轮子；所述电机驱动器驱动无刷电机A时，用来控制轮椅把手，实现轮椅把手的封闭和打开；所述轮椅把手用于防止用户摔倒，在进行辅助站立前，轮椅把手会变为封闭状态，辅助站立时可以保护目标群体，防止摔倒；所述电机驱动器驱动无刷电机B时，用来给蜗轮蜗杆提供动力，以协助蜗轮蜗杆传动结构完成上升和下降的传动功能；所述蜗轮蜗杆是所述轮椅座位升降的传动结构；利用齿轮的速度转换器，将无刷电机B2CN115006124A权利要求书2/2页的回转数减速到合适的回转数，并得到较大转矩，当无刷电机B转动，带动传动结构运转，使智能轮椅的轮椅座位完成升降；所述轮椅座位为用户提供坐立和站立两种状态，在辅