[发明专利]一种无障碍电动轮椅的控制系统

说明书

为解决现有无障碍轮椅智能化程度低，经常需人工辅助的问题，本发明提供了一种无障碍电动轮椅的控制系统。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无障碍电动轮椅的控制系统包括控制主板，手动控制系统，语音控制系统，传感器系统，电机驱动系统，电源管理系统，动作执行系统。

技术领域

本发明涉及轮椅领域，尤其涉及一种无障碍电动轮椅的控制系统。

背景技术

人口老龄化已经成为当今世世界不可避免的问题，到2025年，60岁以上人口将达到共约３亿，我国将成为超级老龄化国家。预计到2040年，中国人口老龄化进程将达到顶峰。在人口老龄化的同时，由于先天发育不良、意外事故、自然灾害、疾病和战争等原因造成的残障人士的数量也在不断上升。现今世界有近10亿的残障人士，占世界总人口的 14%。而在我国残障人士的数量以及达到了近 9000 万，无法出行的残障人士约占总残疾人口的30%。而且残疾人数量在逐年增加。

目前，轮椅仍然是上述人群出行的首选代步工具。全世界大约共１亿人需要轮椅辅助出行。但是普通的轮椅只能在平地上行走，在常见的有台阶及路面崎岖不平的场合通行能力太低。因此，普通轮椅和常见的特种轮椅有着活动范围小，在某些场合需要外人协助的缺点，智能化程度很低也在一定程度上限制了他们出行的可能性和多样性。无障碍轮椅的控制系统的研究不仅可以帮助满足用户的生活需求，更好的享受生活，也可以帮助减轻家庭和社会的负担，在一定程度上也体现了社会对老年人、肢体残疾人士生活上的重视与关爱，具有积极的社会意义。

发明内容

为解决现有无障碍轮椅智能化程度低，经常需人工辅助的问题，本发明提供了一种无障碍电动轮椅的控制系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无障碍电动轮椅的控制系统包括控制主板，手动控制系统，语音控制系统，传感器系统，电机驱动系统，电源管理系统，动作执行系统。

进一步的，所述控制主板包括单片机，用于处理传感器的检测信号，控制输入信号，电机控制信号的输出，进行无障碍电动轮椅所需的运算及数据处理。

进一步的，所述手动控制系统包括控制摇杆，4×4键盘，控制摇杆通过X和Y两个方向的电位器，可以检测使用者的动作并生成相应的电信号发送到单片机。摇杆可以向下按压相当于一个按键。4×4键盘为矩阵键盘通过单片机的8个信号引脚交替产生周期性的检测信号来识别到具体哪个按键被使用者按压。按键的触发方式有两种，按压时间小于一秒的为短按，按压时间大于一秒为长按，所以4×4键盘共可以产生38种不同的控制指令。按键功能支持自定义，可通过手机或者电脑进行设置。

进一步的，所述语音控制系统包括语音识别芯片，麦克风，功放芯片，喇叭。麦克风接收到语音信号，语音识别芯片处理声音信号转换成对应的电信号，电信号发送给单片机由单片机进一步处理。语音识别芯片支持自适应降噪、回声消除、语音增强，加强识别灵敏度支持本地命令词自学习、支持本地声纹识别、离线远场语音识别，增强语音识别准确度。

进一步的，所述传感器系统包括压力传感器1 ，压力传感器2，压力传感器3，压力传感器4，方向及平衡检测模块，气压传感器1，气压传感器2。压力传感器1 ，压力传感器2，压力传感器3，压力传感器4，分别在转向机构1，转向机构2，转向机构3，转向机构4上，检测轮椅对某一转向机构的压力变化并转化为电信号，单片机接收到信号后进行处理。方向及平衡检测模块包括磁力传感器和陀螺仪，陀螺仪负责检测轮椅底板的姿态变化，并将信号发送至单片机，磁力传感器负责检测轮椅的朝向变化，并将信号发送至单片机。气压传感器1，气压传感器2负责检测防压疮坐垫的气囊内气压，将气压数值发送到单片机进行处理。

进一步的，所述电机驱动系统包括四路无刷电机驱动，两路L298N，四路无刷电机驱动在接收到单片机的控制信号后，将控制信号转换为无刷电机线圈的电压变换信号，可以控制四个轮胎的无刷电机以相应速率进行正转反转以及停止。两路L298N将控制信号转换为直流电机的PWM电压信号，可以控制四个平衡机构的线盘电机以相应速率进行正转反转以及停止。