[发明专利]一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车及控制方法

权利要求书

1.一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，其特征在于，包括控制器、用于检测减重车与患者背部之间距离的距离传感器；

控制器包括距离信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块；

距离信息采集模块接收距离传感器采集的实时距离测量值，得到当前时刻的实时距离值Act_dis，并且通过计算得到当前时刻的实时距离值与设定的绝对距离值Abs_dis之间的距离差值Err_dis；

速度控制模块接收距离差值Err_dis，采用PID算法得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed；

电机驱动模块接收训练车速度值Act_speed并通过控制电机使训练车以Act_speed的速度行驶；

当前时刻的训练车速度修正值Act_speed的计算方式如下：

Act_speed=[Kp*Err_dis + Ki*∑Err_dis + Kd*( Err_dis-Last_Err_dis)]/t +last_speed

式中：Kp、Ki、Kd分别是当前时刻距离差值、距离差值累计和、距离差值变化值的控制参数；Last_Err_dis是上一时刻距离差值；last_speed为上一时刻的训练车速度修正值，Err_dis为当前时刻距离差值，∑Err_dis为距离差值的累积和，Kp、Ki、Kd是标量，为调试参数，t为通讯周期；

设置至少两个对准患者背部中央的距离传感器；取测量值正常的所有距离传感器的测量值的平均值作为实时距离测量值；当所有距离传感器测量值均异常，取上一时刻实时距离测量值作为当前时刻的实时距离测量值；

当检测到减重车与患者背部之间的实时距离小于安全距离时，控制器判定患者停止移动，驱动减重车以最大减速度减速停车或紧急制动；

所述的康复减重步行训练车还包括底盘驱动装置，所述的底盘驱动装置包括左右对称设置的两组驱动组件，所述的驱动组件包括作为支点的铰链轴、用于安装铰链轴的连接板、分别固定于连接板上的铰链轴两侧的动力驱动机构以及前轮组件；动力驱动机构的重量大于前轮组件的重量，使动力驱动机构的驱动轮始终与地面接触；所述的驱动轮设置于训练车中前部，两组驱动组件的两个驱动轮的中心连线与训练车站立位置的中心连线重合，使训练车在转弯或掉头时两组驱动组件的两个驱动轮做差速运动从而使训练车以训练车站立位置为中心做旋转运动。

2.根据权利要求1所述的一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，其特征在于，所述的减重车包括跟随模式开关；所述的控制器还包括跟随模式切换模块，跟随模式切换模块接收跟随模式开关的开闭信息并使得距离信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块开始工作或停止工作。

3.根据权利要求2所述的一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，其特征在于，所述的减重车包括急停开关；所述的控制器还包括急停模块，急停模块接收急停开关的急停信息并使得距离信息采集模块、速度控制模块停止工作，并通过电机驱动模块、电机使减重车制动停车。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，其特征在于，由控制器将减重车与患者背部之间的实时距离与设定的绝对距离和/或安全距离比较，以调整减重车的行驶速度或确定减重车是否停车；

当检测到减重车与患者背部之间的实时距离大于绝对距离，控制器驱动减重车加速运动；

当检测到减重车与患者背部之间的实时距离小于绝对距离，控制器驱动减重车减速运动；

当检测到减重车与患者背部之间的实时距离等于绝对距离，控制器使减重车保持速度，匀速运动。

5.根据权利要求2所述的一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，其特征在于，所述的距离传感器安装于减重车上，距离传感器对准患者背部中央且其安装高度与患者背部中央高度相同，减重车与患者背部之间的实时距离为距离传感器与患者背部中央的横向距离。

6.根据权利要求2所述的一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，其特征在于，控制器通过CAN总线与距离传感器通讯，以接收实时距离信息；控制器每隔5-15ms获取一次实时距离信息。