[发明专利]一种多功能智能轮椅控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种多功能智能轮椅控制系统，其特征是，包括控制器、安全决策模块、方向控制模块、报警模块和动力模块；控制器包括主控制器和副控制器；安全决策模块包括避障识别装置、轮椅状态识别装置和数据采集调理模块；方向控制模块包括摇杆和语音识别装置；主控制器与安全决策模块和方向控制模块连接；副控制器分别与主控制器和语音识别装置连接。

2.如权利要求1所述多功能智能轮椅控制系统，其特征是，避障识别装置包括分别设置在轮椅前方左、右角各两组、后方左、右角各一组超声波传感器和红外测距传感器。

3.如权利要求1所述多功能智能轮椅控制系统，其特征是，轮椅状态识别装置采用倾角-加速度传感器。

4.如权利要求1所述多功能智能轮椅控制系统，其特征是，语音识别装置采用基于非特定人语音识别技术SI-ASR的语音识别芯片；摇杆采用二维双轴模拟摇杆。

5.如权利要求1所述多功能智能轮椅控制系统，其特征是，报警模块包括GPS定位模块、5G通信模块、LED和扬声器。

6.如权利要求1所述多功能智能轮椅控制系统，其特征是，动力模块包括电机驱动以及步进电机。

7.如权利要求1-6任一项所述的多功能智能轮椅控制系统的控制方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、系统初始化；包括对控制器各功能寄存器变量初始化，以及GPS模块接收信号定位、5G模块与基站通信自检工作；

步骤2、采集环境、轮椅姿态信息、语音和摇杆信息；

步骤2.1、采集环境信息；六组超声波传感器和红外测距传感器工作，超声波传感器向外发送40kHz的方波，主控制器接收回波计算出距离；同时红外测距传感器以一定角度发射红外光束，通过其接收到的反射光线输出不同大小的电压信号，经过AD转换后输送给主控制器得出距离；

步骤2.2、采集轮椅姿态信息；倾角-加速度传感器工作，通过DMP数字运动处理器将原始数据转换为四元数输出给主控制器，主控制器通过解算得到俯仰角、偏航角、翻滚角的值，以此为依据建立轮椅当前的姿态模型；

步骤2.3、采集语音信息；通过麦克风收集声音信息，经过放大器放大、滤波器防混叠滤波、AD转换后，经过语音识别芯片对采集到的音频信号进行频谱分析、端点检测、特征提取和匹配输出识别结果，副控制器响应中断，读取语音识别芯片相应寄存器，经过判断输出控制信号，经过串口输送给主控制器；

步骤2.4、采集摇杆信息；摇杆输出(x,y)双轴模拟信号，通过A/D转换后将收集到数据信息传递给主控制器；

步骤3、驱动电机；主控制器根据步骤2所采集环境、轮椅、语音、摇杆信息给出当前电机驱动控制信号，驱动脉宽调至模块PWM输出，控制信号经过电机驱动模块输出给左右电机，完成轮椅的本体运动；

步骤4、等待中断；主控制器判断步骤2所采集环境信息和轮椅姿态信息，在判断为危险情况时响应中断，产生相应的应急信号，传递给LED、扬声器、GPS模块和5G通讯模块进行相应的报警工作。

8.如权利要求7所述的多功能智能轮椅控制系统的控制方法，其特征是，步骤2.2采集环境信息对于不同组超声波传感器和红外测距传感器设置不同的安全限制距离，当环境障碍物距离小于安全限制距离时，驱动电机紧急停止。

9.如权利要求8所述的多功能智能轮椅控制系统的控制方法，其特征是，步骤4的实现包括：当环境障碍物距离小于安全限制距离，进行声光报警；当前轮椅姿态信息显示轮椅侧翻或倾倒，进行定位并将信息发送给紧急联系人，同时进行声光报警。