智能轮椅方案

智能轮椅作为医疗护理领域的服务机器人，广泛应用于移动机器人技术中智能轮椅研究中涉及的关键技术包括导航系统控制能源系统和人机接口然而，由于整个轮椅系统以人为本，研究的核心是轮椅的安全导航所谓导航，是指移动机器人根据预先给定的任务命令和已知的地图信息制定全球路径规划，在行驶过程中不断感知周围的局部环境信息，独立做出各种决策，随时调整姿势，引导自己安全行驶到目标位置1系统定位智能轮椅定位，即环境信息获取，是指在运动过程中使用自己的传感器，在工作环境中实时确定相对于全球坐标的位置和姿势定位技术可分为两类基于机器视觉的定位技术和基于非计算机传感器的定位技术常用的定位方法包括光盘惯性陀螺仪磁罗盘路标匹配等

1背景分析与意义随着社会老龄化进程的加快以及肢体残疾患者的不断增多，普通轮椅的单一功能已经渐渐满足不了这些行动不便者们日常生活的多样需求了例如，传统轮椅需要病患家属将病患从沙发等位置人为地搀扶甚至抱起放置于轮椅之上，这极大地增加了病患家属在照顾病患过程中的疲劳强度，并且可能对病患造成二次伤害又如，当今市面上形形色色的轮椅担架休闲椅，传统结构中这3种设备互相独立，人们需单独购买使用，造成材料利用率低下与人们时间金钱的浪费，并且现有产品大多依靠人力驱动，使用者需配合他人，费时费力为改善现有结构以及解决上述所面临的问题，我们对可辅助转移的多姿态智能轮椅做出如下设计2轮椅结构设计可辅助转移的多姿态智能

轮椅是康复的重要工具，它们不仅是老人和肢体伤残者的代步工具，更重要的是可以为老人和伤残者进行身体锻炼和参与社会活动提供可能基于偏心距可调的偏心轮易上台阶的智能轮椅系统结构简单，且自动化程度较高，操作方便，并可在越过台阶或障碍的时候及时地调整使用者的座靠椅倾角，保持平稳，提高使用者的安全性，且成本低廉基于偏心距可调的偏心轮易上台阶的智能轮椅系统，它的特点有主轮采用内外轮结构采用偏心距可调的偏心轮机构将行星轮棘轮万向轮等特点进行整合运用，使轮椅能够连续上台阶，增强其实用性安装在轮椅座靠椅下的升降装置，可以自动检测路况信息并调节轮椅座靠椅，以保证轮椅系统重心的稳定综合运用超声波传感器和加速度传感器，

智能轮椅一般由3部分组成1控制系统2导航系统3人机界面系统1控制系统控制系统主要由两部分组成智能信息处理系统PC机和驱动控制器DSP智能信息处理系统处理传感器信息，将控制信号送到DSP，通过DSP产生驱动信号控制直流电机，从而控制轮椅2导航系统导航系统首先对轮椅空间环境信息进行检测，然后对所获信息进行分析并建立环境模型，最后进行轮椅运动路径规划，关键技术如下1多传感器信息融合技术导航方法有基于地图航标视觉传感器的导航或以上几种结合进行导航，需要配备多种传感器通过多传感器收集数据，用信息融合算法准确获取环境特征，提供可靠的导航依据2定位与信息分析技术用传感器确定参考坐标系的位置和姿态一种是基于计

随着中国人口老龄化以及残疾人数量的增加的问题日益严峻智能轮椅凭借其操作简单，便于老年人和残疾人更好地融入社会等优点，逐渐成为一种重要的代步工具本文介绍的轮椅适合那些双手或者颈部以下行动都不方便的人士，本轮椅采用头戴式控制装置对使用者颈部的运动状态进行检测，并且通过短距无线通讯系统将对应指令输传输给轮椅，使轮椅做出相应的动作另外，为防止由于使用者操作不当而发生碰撞，轮椅的四周加装了避障传感器另外，为了防止轮椅电量不足，此轮椅还安装有电量检测系统，在液晶屏上实时显示当前电量，轮椅馈电时，轮椅的液晶显示屏会显示NoPower，以提醒使用者及时充电该轮椅主要应该包括三个部分颈部姿态检测单元，信号无线传

智能轮椅是智能型电动轮椅的简称智能轮椅的种类很多，目前尚没有一个统一的或权威性的定义高性能智能轮椅通常同时具有电动轮椅与智能机器人的多种功能作为一种典型的服务机器人，智能轮椅不但可以为老年人和残疾人提供一种良好的代步工具，而且可以具有自主导航自主避障人机对话等服务机器人所具有的各种功能，因而可以帮助残疾人和老年人提高自己的生活自理能力和工作能力，使他们更好地融入社会1控制模式因人而异因地而异智能轮椅是以人为中心的系统，因此其控制系统的设计并不是自主性越高越好，而是应该考虑到使用者的具体需要不但要考虑到使用者对各种功能的需要，而且需要考虑到使用者的经济负担能力在控制模式方面，智能轮椅上普遍采用的

一现有轮椅的功能与不足普通轮椅一般由可折叠框架前后车轮左右护膝和脚踏板左右可拆卸扶手把手刹车装置座椅等组成，只能作为一种可以帮助替代行走的椅子，还有一些轮椅增加了电能驱动前进的功能但不同人群对轮椅的需求不一样通过分析，梳理出普通轮椅存在的一般问题，比如，不能鸣笛，不能检测路面状况，缺乏学习辅助装置，没有定时运动提醒功能，轮胎结构难以承受超重的人群，老年人使用时若不慎摔倒，不能及时联系家人或自救，视障人士不便使用，等等二功能优化设计方案通过搜集资料和访谈调研，设计了一个无障碍智能轮椅，该轮椅包括四种功能模块一通用模块\1支持手动与自动鸣笛，且鸣笛声低于55分贝\2支持自动发电，利用手推轮椅的摩擦

1轮椅控制系统行驶模块设计行驶控制模块是整个系统中必不可少的子系统，它负责整个轮椅的代步行驶任务，主要由控制器，电机驱动电路，过流保护电路，陀螺仪，加速度计和执行机构无刷直流电机组成作为子系统，行驶控制模块的动作受主控制模块控制，并从主控制模块那里获得最重要的信息，包括摇杆当前位置，当前轮椅速度档位等尽管如此，行驶控制模块同时具备自我调节和自我诊断的功能，通过陀螺仪检测轮椅倾斜角度来防止侧翻，同时利用加速度计反馈轮椅实际速度进行速度PID调节，使得轮椅行驶更加舒适2轮椅控制系统姿态转换及康复训练模块设计姿态转换及康复训练模块负责控制轮椅坐起，平躺，站立三种姿态和游戏训练的压力信号检测，它主要由

一智能轮椅关键技术1智能轮椅控制系统智能轮椅控制系统是借助自动传感装置接收的相关参数信息在控制芯片的计算处理下，把获取的相关参数信息传输至控制单元，电机装置反馈控制单元参照此实现自动控制2智能轮椅导航系统智能轮椅导航系统是把相关轮椅用户平常的行进路线实施相关处理，把参数写至控制单元中，当智能轮椅自动控制芯片识别到该用户所处位置时，就能够自动挑选行进线路进行导航或进行人工操作控制3智能轮椅人机交互功能智能轮椅人机交互功能指的是把感应装置所采集到的相关参数信息进行处理，在第一时间把相关参数信息进行优化，具有针对性地在人机交互界面进行显示，并且对于相关参数信息实行分析，判断出所读取到的参数信息的特点

在相关科研人员进行智能型轮椅装置的结构设计过程中，通常需要考虑如下三点要素第一，轮椅的相关规格必须满足医疗和护理各类相关标准的要求，满足人体工程学相关原理，确保使用人员体验的最佳效果，保证使用的舒适性第二，智能型轮椅装置主体结构的稳定性可靠性及安全性各项参数必须满足医疗和护理工作的相关标准的要求第三，智能型轮椅装置实际使用过程中可能发生的某些状况，根据相关可能性拓展相应的辅助装置及某些人性化功能的装置，比如人工的紧急制动装置餐桌支架存放杂物的口袋等一智能型轮椅装置的主要机械部件智能型轮椅装置通常由座椅轮胎核心控制模块组件电机和电源等主要的机械部件所构成上述部件通常均在规划设计过程中以散件购买，