專(zhuān)利名稱(chēng)：一種智能輪椅控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種智能輪椅控制系統(tǒng)，特別是一種用于安裝有機(jī)械臂的 智能輪椅控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)文明的發(fā)展進(jìn)步，保障和提高老年人以及殘障人士等弱勢(shì)群體的 生活質(zhì)量，已經(jīng)越來(lái)越受到社會(huì)各界人士的普遍關(guān)注。大量研究表明，有效增 強(qiáng)老年人以及殘障人士的行動(dòng)能力，不僅使得他們的日常生活變得方便，而且 對(duì)他們的心理健康、自我評(píng)價(jià)、精神狀態(tài)也有著深遠(yuǎn)的影響。因此， 一種能為 老年人提供方便的代步輪椅應(yīng)運(yùn)而生，并得到了廣泛的推廣應(yīng)用。較早的輪椅 是手動(dòng)的，由人轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)手輪前進(jìn)，這需要消耗體力，不適合那些體力太弱以 及殘障人士使用。隨后又發(fā)明了電動(dòng)輪椅，這種電動(dòng)輪椅一般包括車(chē)體，前后 輪，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、操縱桿和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)由蓄電池供電，驅(qū)動(dòng)后輪前進(jìn)， 坐在輪椅上的人只須按動(dòng)操縱桿，即可實(shí)現(xiàn)輪椅的前進(jìn)、后退及左右轉(zhuǎn)彎。電 動(dòng)輪椅比手動(dòng)輪椅有很大的進(jìn)步，但仍存在一些問(wèn)題，例如對(duì)于一部分自理能 力較差的老年人及殘障人士， 一般的電動(dòng)輪椅他們也無(wú)法操縱，還如使用者無(wú) 法觸及電動(dòng)輪椅的控制器，身邊又無(wú)人幫忙，即無(wú)法對(duì)電動(dòng)輪椅進(jìn)行任何操控， 十分不便。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，在于克服上述技術(shù)中的不足，綜合考慮智能輪椅和機(jī) 械臂所需完成的大范圍移動(dòng)操作的任務(wù)要求，提供一種操作更加方便，更加人 性化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能輪椅和機(jī)械臂的協(xié)調(diào)控制。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是 一種智能輪椅控制系 統(tǒng)，其所控制的部件包括一個(gè)可自由移動(dòng)的電動(dòng)輪椅和一個(gè)六自由度的機(jī)械臂，其中機(jī)械臂安裝于智能輪椅一側(cè)，機(jī)械臂由基座、肩部、上臂、前臂、手 腕和夾指以及連接各部分的七個(gè)關(guān)節(jié)組成，基座內(nèi)設(shè)有若干個(gè)為機(jī)械臂各關(guān)節(jié) 提供動(dòng)力的直流電機(jī)，其特征在于所述控制系統(tǒng)，包括控制計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程控 制系統(tǒng)、機(jī)械臂控制系統(tǒng)和電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)，其中，控制計(jì)算機(jī)分別與機(jī)械臂控制系統(tǒng)和電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)電信相連，遠(yuǎn)程控 制系統(tǒng)與控制計(jì)算機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。所述的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，該遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有用于與控制計(jì) 算機(jī)無(wú)線通訊的無(wú)線網(wǎng)卡。所述的控制計(jì)算機(jī)安裝于輪椅背部，包括與控制計(jì)算機(jī)電信相連的顯示 器、PCI-CAN卡、數(shù)字I/0卡、用于與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)無(wú)線通訊的無(wú)線網(wǎng)卡以及 USB接口，其中，PCI-CAN卡、數(shù)字I/O卡和用于與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)無(wú)線通訊的無(wú)線網(wǎng)卡均安 裝在控制計(jì)算機(jī)的插槽內(nèi)。所述的機(jī)械臂控制系統(tǒng)包括關(guān)節(jié)電機(jī)控制器、關(guān)節(jié)限位開(kāi)關(guān)、攝像頭、操 縱桿，其中，所述的關(guān)節(jié)電機(jī)控制器與控制計(jì)算機(jī)上的PCI-CAN卡電信相連，并分別與七組直流電機(jī)電信相連；所述的關(guān)節(jié)限位開(kāi)關(guān)與控制計(jì)算機(jī)上的數(shù)字I/O卡電信相連； 所述的攝像頭設(shè)于機(jī)械臂的腕關(guān)節(jié)上，通過(guò)USB接口與控制計(jì)算機(jī)相連； 所述的操縱桿與控制計(jì)算機(jī)通過(guò)USB接口或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相連。 所述的電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)包括防跌落機(jī)構(gòu)、防碰撞機(jī)構(gòu)、操縱桿、攝像頭、DSP運(yùn)動(dòng)控制卡和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其中，所述的DSP運(yùn)動(dòng)控制卡通過(guò)RS232串口與控制計(jì)算機(jī)通訊，還分別與操縱桿、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電信相連；所述的攝像頭設(shè)于車(chē)體上，通過(guò)USB接口與控制計(jì)算機(jī)相連； 所述的防碰撞機(jī)構(gòu)包括前方防碰撞機(jī)構(gòu)和后方防碰揸機(jī)構(gòu)，防碰撞機(jī)構(gòu)包括緩沖桿、回位彈簧和碰撞開(kāi)關(guān)，回位彈簧連接在緩沖桿與車(chē)體之間，碰撞開(kāi)關(guān)與回位彈簧相連由回位彈簧觸動(dòng)其開(kāi)關(guān)動(dòng)作，并將開(kāi)關(guān)信號(hào)傳輸給DSP運(yùn)動(dòng)控制卡；所述的前方防碰撞機(jī)構(gòu)連接在腳踏板上，其緩沖桿伸出在腳踏板的前方； 所述的后方防碰撞機(jī)構(gòu)設(shè)置在車(chē)體下部的后緣，其緩沖桿伸出在兩后輪的后 方；所述的防跌落機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)紅外測(cè)距傳感器，兩個(gè)紅外測(cè)距傳感器分別設(shè) 置在兩腳踏板的下側(cè)面并分別與DSP運(yùn)動(dòng)控制卡的接口相連。本實(shí)用新型使智能輪椅與機(jī)械臂的操作變得十分便利并且具有很高的安 全性，特別適合于一部分自理能力較差的老年人及殘障人士，同時(shí)還配有遠(yuǎn)程 控制系統(tǒng)，對(duì)于那些手不靈活的老年人或者殘障人士，可以通過(guò)遠(yuǎn)程語(yǔ)音控制 系統(tǒng)來(lái)操縱智能輪椅與機(jī)械臂，具有很好的市場(chǎng)前景。


圖1是本實(shí)用新型智能輪椅控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，l為遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，2為機(jī)械臂控制系統(tǒng)，3為電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)， 4為控制計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明參見(jiàn)圖1， 一種智能輪椅控制系統(tǒng)，其所控制的部件包括一個(gè)可自由移動(dòng) 的電動(dòng)輪椅和一個(gè)六自由度的機(jī)械臂，其中機(jī)械臂安裝于智能輪椅一側(cè)，機(jī)械 臂由基座、肩部、上臂、前臂、手腕和夾指以及連接各部分的七個(gè)關(guān)節(jié)組成， 基座內(nèi)設(shè)有若干個(gè)為機(jī)械臂各關(guān)節(jié)提供動(dòng)力的直流電機(jī)，其特征在于所述控 制系統(tǒng)，包括控制計(jì)算機(jī)4、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)1、機(jī)械臂控制系統(tǒng)2和電動(dòng)輪椅 控制系統(tǒng)3，其中，控制計(jì)算機(jī)4分別與機(jī)械臂控制系統(tǒng)2和電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)3電信相連， 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)1與控制計(jì)算機(jī)4通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。所述的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)1包括遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、MIC和操縱桿，該遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)內(nèi) 設(shè)有用于與控制計(jì)算機(jī)無(wú)線通訊的無(wú)線網(wǎng)卡，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)分別與MIC和操縱桿 電信相連。所述的控制計(jì)算機(jī)4安裝于輪椅背部，包括與控制計(jì)算機(jī)4電信相連的顯示器、PCI-CAN卡、數(shù)字I/0卡、用于與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)無(wú)線通訊的無(wú)線網(wǎng)卡以 及USB接口，其中，PCI-CAN卡、數(shù)字I/O卡和用于與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)無(wú)線通訊的無(wú)線網(wǎng)卡均安 裝在控制計(jì)算機(jī)的插槽內(nèi)。所述的機(jī)械臂控制系統(tǒng)2包括關(guān)節(jié)電機(jī)控制器21、關(guān)節(jié)限位開(kāi)22關(guān)、攝 像頭23、操縱桿24，其中，所述的關(guān)節(jié)電機(jī)控制器21與控制計(jì)算機(jī)4上的PCI-CAN卡電信相連，并 分別與七組直流電機(jī)25電信相連；所述的關(guān)節(jié)限位開(kāi)關(guān)22與控制計(jì)算機(jī)4上的數(shù)字I/O卡電信相連；所述的攝像頭23設(shè)于機(jī)械臂的腕關(guān)節(jié)上，通過(guò)USB接口與控制計(jì)算機(jī)4 相連；所述的操縱桿24與控制計(jì)算機(jī)4通過(guò)USB接口或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相連。 所述的電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)3包括防跌落機(jī)構(gòu)33、防碰撞機(jī)構(gòu)32、操縱桿34、攝像頭36、 DSP運(yùn)動(dòng)控制卡31和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器35，其中，所述的DSP運(yùn)動(dòng)控制卡31通過(guò)RS232串口與控制計(jì)算機(jī)4通訊，還分別與操縱桿34、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器35電信相連；所述的攝像頭36設(shè)于車(chē)體上，通過(guò)USB接口與控制計(jì)算機(jī)4相連； 所述的防碰撞機(jī)構(gòu)32包括前方防碰撞機(jī)構(gòu)和后方防碰撞機(jī)構(gòu)，防碰撞機(jī)構(gòu)32包括緩沖桿、回位彈簧和碰撞開(kāi)關(guān)，回位彈簧連接在緩沖桿與車(chē)體之間，碰撞開(kāi)關(guān)與回位彈簧相連由回位彈簧觸動(dòng)其開(kāi)關(guān)動(dòng)作，并將開(kāi)關(guān)信號(hào)傳輸給DSP運(yùn)動(dòng)控制卡31;所述的前方防碰撞機(jī)構(gòu)連接在腳踏板上，其緩沖桿伸出在腳踏板的前方；所述的后方防碰撞機(jī)構(gòu)設(shè)置在車(chē)體下部的后緣，其緩沖桿伸出在兩后輪的后方；所述的防跌落機(jī)構(gòu)33包括兩個(gè)紅外測(cè)距傳感器，兩個(gè)紅外測(cè)距傳感器分 別設(shè)置在兩腳踏板的下側(cè)面并分別與DSP運(yùn)動(dòng)控制卡31的接口相連。 本實(shí)用新型具體使用方法說(shuō)明如下當(dāng)用戶坐在輪椅上，想操縱本實(shí)用新型拿取桌上的飲料瓶?？梢酝ㄟ^(guò)輪椅 上的操縱桿34操縱輪椅行至桌子附近停下。打開(kāi)機(jī)械臂操縱開(kāi)關(guān)，通過(guò)操縱桿24控制機(jī)械臂的7個(gè)關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)、俯仰、搖擺和抓取動(dòng)作，使夾指到達(dá)指 定的位置和姿態(tài)，抓取飲料瓶。進(jìn)而操縱機(jī)械臂將將飲料瓶送至用戶嘴邊，用 戶通過(guò)吸管將飲料吸入口中。飲用完畢，用戶可通過(guò)操縱桿控制機(jī)械臂，將飲 料瓶放回桌上?；蛘撸?dāng)用戶不在輪椅上，而想通過(guò)遠(yuǎn)程控制來(lái)操縱智能輪椅拿取桌上的 飲料瓶?？梢酝ㄟ^(guò)MIC輸入語(yǔ)音控制指令或者操縱與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)相連的操縱 桿，操縱輪椅行至桌子附近停下。打開(kāi)機(jī)械臂操縱開(kāi)關(guān)，通過(guò)操縱桿控制機(jī)械 臂的7個(gè)關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)、俯仰、搖擺和抓取動(dòng)作，使夾指到達(dá)指定的位置和姿態(tài)， 抓取飲料瓶。進(jìn)而操縱機(jī)械臂將將飲料瓶送至用戶嘴邊，用戶通過(guò)吸管將飲料 吸入口中。飲用完畢，用戶可通過(guò)操縱桿控制機(jī)械臂，將飲料瓶放回桌上。以上實(shí)施例僅供說(shuō)明本實(shí)用新型之用，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技 術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出 各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本實(shí)用新型的范疇，應(yīng) 由各權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求1.一種智能輪椅控制系統(tǒng)，其所控制的部件包括一個(gè)可自由移動(dòng)的電動(dòng)輪椅和一個(gè)六自由度的機(jī)械臂，其中機(jī)械臂安裝于智能輪椅一側(cè)，機(jī)械臂由基座、肩部、上臂、前臂、手腕和夾指以及連接各部分的七個(gè)關(guān)節(jié)組成，基座內(nèi)設(shè)有若干個(gè)為機(jī)械臂各關(guān)節(jié)提供動(dòng)力的直流電機(jī)，其特征在于所述控制系統(tǒng)，包括控制計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、機(jī)械臂控制系統(tǒng)和電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)，其中，控制計(jì)算機(jī)分別與機(jī)械臂控制系統(tǒng)和電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)電信相連，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)與控制計(jì)算機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能輪椅控制系統(tǒng)，其特征在于所述的遠(yuǎn)程 控制系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，該遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有用于與控制計(jì)算機(jī)無(wú)線通訊的 無(wú)線網(wǎng)卡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能輪椅控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制 計(jì)算機(jī)安裝于輪椅背部，包括與控制計(jì)算機(jī)電信相連的顯示器、PCI-CAN卡、 數(shù)字I/0卡、用于與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)無(wú)線通訊的無(wú)線網(wǎng)卡以及USB接口，其中，PCI-CAN卡、數(shù)字I/O卡和用于與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)無(wú)線通訊的無(wú)線網(wǎng)卡均安 裝在控制計(jì)算機(jī)的插槽內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能輪椅控制系統(tǒng)，其特征在于所述的機(jī)械 臂控制系統(tǒng)包括關(guān)節(jié)電機(jī)控制器、關(guān)節(jié)限位開(kāi)關(guān)、攝像頭、操縱桿，其中，所述的關(guān)節(jié)電機(jī)控制器與控制計(jì)算機(jī)上的PCI-CAN卡電信相連，并分別 與七組直流電機(jī)電信相連；所述的關(guān)節(jié)限位開(kāi)關(guān)與控制計(jì)算機(jī)上的數(shù)字I/O卡電信相連； 所述的攝像頭設(shè)于機(jī)械臂的腕關(guān)節(jié)上，通過(guò)USB接口與控制計(jì)算機(jī)相連; 所述的操縱桿與控制計(jì)算機(jī)通過(guò)USB接口或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能輪椅控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電動(dòng) 輪椅控制系統(tǒng)包括防跌落機(jī)構(gòu)、防碰撞機(jī)構(gòu)、操縱桿、攝像頭、DSP運(yùn)動(dòng)控制 卡和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其中，所述的DSP運(yùn)動(dòng)控制卡通過(guò)RS232串口與控制計(jì)算機(jī)通訊，還分別與操 縱桿、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電信相連；體上，通過(guò)USB接口與控制計(jì)算機(jī)相連； 所述的防碰撞機(jī)構(gòu)包括前方防碰撞機(jī)構(gòu)和后方防碰撞機(jī)構(gòu)，防碰撞機(jī)構(gòu)包 括緩沖桿、回位彈簧和碰撞開(kāi)關(guān)，回位彈簧連接在緩沖桿與車(chē)體之間，碰撞開(kāi)關(guān)與回位彈簧相連由回位彈簧觸動(dòng)其開(kāi)關(guān)動(dòng)作，并將開(kāi)關(guān)信號(hào)傳輸給DSP運(yùn)動(dòng) 控制卡；所述的前方防碰撞機(jī)構(gòu)連接在腳踏板上，其緩沖桿伸出在腳踏板的前方； 所述的后方防碰撞機(jī)構(gòu)設(shè)置在車(chē)體下部的后緣，其緩沖桿伸出在兩后輪的后 方；所述的防跌落機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)紅外測(cè)距傳感器，兩個(gè)紅外測(cè)距傳感器分別設(shè) 置在兩腳踏板的下側(cè)面并分別與DSP運(yùn)動(dòng)控制卡的接口相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能輪椅控制系統(tǒng)，特別是一種用于安裝有機(jī)械臂的智能輪椅控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型由控制計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、機(jī)械臂控制系統(tǒng)和電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)組成，控制計(jì)算機(jī)分別與機(jī)械臂控制系統(tǒng)和電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)電信相連，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)與控制計(jì)算機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，可以通過(guò)操縱桿或者語(yǔ)音對(duì)系統(tǒng)發(fā)出指令進(jìn)行操縱。本實(shí)用新型使智能輪椅與機(jī)械臂的操作變得十分便利并且具有很高的安全性，特別適合于一部分自理能力較差的老年人及殘障人士，同時(shí)還配有遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，對(duì)于那些手活動(dòng)不靈活的老年人或者殘障人士，可以通過(guò)遠(yuǎn)程語(yǔ)音控制系統(tǒng)來(lái)操縱智能輪椅及機(jī)械臂。
文檔編號(hào)A61G5/10GK201168134SQ200720077288
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者葉一枝, 房海濤, 軍 楊, 王景川, 金炳章, 陳衛(wèi)東 申請(qǐng)人:上海電氣集團(tuán)股份有限公司;上海交通大學(xué)