一种智能轮椅多模态控制系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102451062A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102451062A(43)申请公布日2012.05.16(21)申请号201010523666.7(22)申请日2010.10.28(71)申请人王春杰地址110168辽宁省沈阳市浑南新区浑南中路伊湾尊府小区4号楼141(72)发明人王春杰(51)Int.Cl.A61G5/04(2006.01)A61G5/10(2006.01)G05D1/02(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图22页(54)发明名称一种智能轮椅多模态控制系统(57)摘要本发明及一种智能轮椅多模态控制系统，该控制系统可实现多种控制方式的任意选用，方便不同类型的行动不便着使用。该系统由机械结构部分、人机交互部分、环境感知部分、语音控制中可避障部分、自主避障部分、驱动部分组成，并设计了语音控制中避障，自主避障，手动控制等富有特色的交互方式，一般在每个系统中都是几种方式共存，以便根据环境、用户身体状况来选择合适的接口。它有两种控制方式，手柄控制和键盘控制。轮椅本身配有电机控制器，通过对直流电机的开环控制控制轮椅的前进、后退、加速、减速、左转、右转、停止等运动控制。CN102456ACN102451062A权利要求书1/1页1.一种智能轮椅多模态控制系统，该系统由机械结构部分、人机交互部分、环境感知部分、语音控制中可避障部分、自主避障部分、驱动部分组成。其特征是：常规模态下该智能轮椅有两种控制方式，手柄控制和键盘控制。使用者即可通过手柄，也可通过小键盘操作输出四路模拟电压，轮椅本身配有电机控制器，四路模拟电压通过电机控制器产生直流电机信号来控制直流电机，通过对直流电机的开环控制控制轮椅的前进、后退、加速、减速、左转、右转、停止等运动控制。2.根据权利要求书1所述的智能轮椅多模态控制系统，其特征是：该智能轮椅是基于超声波传感器技术基础上的避障控制，由分布在轮椅各个方向上的七组超声波传感器获得障碍物信息，由单片机根据获得的障碍物信息做出相应的避障决策，使智能轮椅灵活避障。3.根据权利要求书1所述的智能轮椅多模态控制系统，其特征是：在对语音控制单模态和自主避障控制单模态进行分析的基础上，设计了语音控制中可避障模态，利用SPI模拟技术设计了DA驱动控制模块和手动控制模块。2CN102451062A说明书1/3页一种智能轮椅多模态控制系统技术领域[0001]本发明涉及一种智能轮椅多模态控制系统，特别是基于超声波传感器测距原理和局部路径规划理论一种智能轮椅多模态控制系统。背景技术[0002]随着社会文明的发展进步，保障和提高老年人以及残疾人士等弱势群体的生活质量，已经越来越受到社会各界人士的普遍关注。大量研究表明，有效增强老年人以及残疾人士的行动能力，不仅使得他们的日常生活变的方便，而且对他们的心理健康、自我评价、精神状态也有着深远的影响。因此，一种能为老年人提供方便的代步轮椅应运而生，并得到了广泛的推广应用。较早的轮椅是手动的，有人转到一个手轮前进，这需要消耗体力，不适合那些体力太弱以及残障人士试用。随后又发明了电动轮椅，这种轮椅一般包括前体、前后轮、驱动电机、操纵杆和电机驱动器，驱动电机由蓄电池供电，驱动后轮前进，坐在轮椅上的人只须按动操纵杆，即可实现轮椅的前进、后退以及左右拐弯。电动轮椅比手动轮椅有很大的进步，但仍存在一些问题，例如对于一部分自理能力较差的老年人和参加人士，一般的电动轮椅他们无法操纵，还如使用者无法触及电动轮椅的触动器，身边又无人帮忙，既无法对电动轮椅进行任何操纵，十分不便。发明内容[0003]本发明之目的是弥补上述不足，向社会公开一种新型智能轮椅多模态控制系统，该控制系统可实现多种控制方式的任意选用，方便不同类型的行动不便着使用。[0004]本发明采取的技术方案是：智能轮椅多模态控制系统。该系统由机械结构部分、人机交互部分、环境感知部分、语音控制中可避障部分、自主避障部分、驱动部分组成，并设计了语音控制中避障，自主避障，手动控制等富有特色的交互方式，一般在每个系统中都是几种方式共存，以便根据环境、用户身体状况来选择合适的接口。它有两种控制方式，手柄控制和键盘控制。使用者即可通过手柄，也可通过小键盘操作输出四路模拟电压，轮椅本身配有电机控制器，四路模拟电压通过电机控制器产生直流电机信号来控制直流电机，通过对直流电机的开环控制控制轮椅的前进、后退、加速、减速、左转、右转、停止等运动控制。[0005]本发明的优点是：能够自动识别和判断出行驶的前方是否有行人挡路，或是否可能出现行驶不通的情况，自动采取绕行动作，它甚至还能够提醒挡路的行人让开道路；利用声音控制智能轮椅往各个方向上运动，在当前方向有障碍物时，可自主避障；利用