[发明专利]介入式主动操控智能轮椅的控制系统及方法

说明书

本发明提供一种介入式主动操控智能轮椅的控制系统和方法，包括数据采集模块，采集轮椅的椅面和脚踏的压力，以及轮椅的运行加速度；唤醒模块根据采集到的椅面的压力，在轮椅有人时解除锁定；状态判断模块根据轮椅的加速度，判断轮椅是否处于行驶状态；坐姿提醒模块用于在行驶状态下保持在不良坐姿的时间超时则发出报警并发送减速信号；脚踏提醒模块用于在行驶状态下当脚不当放置或者离开脚踏时间超时则发出报警并发送减速信号；减速控制模块用于控制轮椅的两个电机接口，将行驶速度降低到安全速度以内，并解除报警状态。本发明实现对轮椅使用者坐姿状态和轮椅运行状态的监测，不仅可以有效监测用户的身体姿态，而且可以提升轮椅的安全性能。

技术领域

本发明属于智能机器人轮椅领域，具体涉及一种介入式主动操控智能轮椅的控制系统及方法。

背景技术

随着信息和通信技术的不断进步，科技正在融入到我们的日常生活，并带来了无限的便利与舒适。随着世界人口老龄化的严重，报道表明人口老龄化的比率已经由1994年的9％达到2014年的12％，预计到2050年将达到21％。严重的老龄化形势以及包括残疾人在内的行动不便人群的数量日益增多，而轮椅作为残疾人和老年人等行动不便人群的重要代步工具，设计更好的智能轮椅成为迫切需求。因此，能够科学有效的监测残疾人和老年人的活动状态，并为这样的弱势群体提供一种更好的智能轮椅具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种介入式主动操控智能轮椅的控制系统及方法，能够实现对轮椅使用者坐姿状态和轮椅运行状态的监测，不仅可以有效监测用户的身体姿态，而且可有效提升轮椅的安全性能。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种介入式主动操控智能轮椅的控制系统，其特征在于，它包括：

数据采集模块，用于采集轮椅的椅面和脚踏的压力，以及轮椅的加速度；

唤醒模块，用于根据采集到的椅面的压力，判断轮椅上是否有人，若没有人则保持在童锁状态，若有人则解除锁定；

状态判断模块，用于在启动轮椅后根据轮椅的加速度，判断轮椅是否处于行驶状态；

坐姿提醒模块，用于在行驶状态下，根据采集到椅面的压力判断坐姿是否正确，当保持在不良坐姿的时间超过T_thres1，则发出报警，并发送减速信号至减速控制模块；

脚踏提醒模块，用于在行驶状态下，根据采集到脚踏的压力判断脚是否正确的放置在脚踏上，当脚不当放置或者离开脚踏时间超过T_thres2，则发出报警，并发送减速信号至减速控制模块；

减速控制模块，用于控制轮椅的两个电机接口，将当前行驶速度V_wheelchair降低到安全速度V_safe以内，并解除报警状态。

按上述系统，所述的数据采集模块包括设置在轮椅椅面上的6个压力传感器和轮椅脚踏上的2个压力传感器，以及设置在轮椅轮辐上的加速度传感器；

设置在轮椅椅面上的6个压力传感器布局方式为：将椅面坐垫以长为行、宽为列平均分为5*5的方格，以椅面中心的一个方格为原点、行为横坐标、列为纵坐标构建二维坐标系，以方格为坐标单位，椅面上的6个压力传感器Fsr1、Fsr2、Fsr3、Fsr4、Fsr5、Fsr6的相对位置布局坐标分别为(1，-2),(-1，-2),(2，0),(-2，0),(1，2),(-1，2)；

放置在轮椅脚踏上的2个压力传感器Fsr7和Fsr8，分别放置在2个轮椅脚踏板的中央位置。

放置在轮椅轮辐上的加速度传感器位于轮辐中心点的位置。