[发明专利]人机交互智能轮椅

说明书

技术领域

本发明属于电动轮椅领域，特别是一种人机交互智能轮椅。

背景技术

根据联合国预测，1990-2020年世界老龄人口平均年增速度为2.5%，同期我国老龄人口的递增速度为3.3%，老龄化速度快于世界老龄化速度。与其他国家相比，中国社会人口老龄化程度高，已逐步进入老龄化社会，许多大城市，如上海、北京，老年人的比例已接近20%，与此同时还有肢体残疾的人口近6000万。在他们当中，有相当多的因行走不便不得不依靠轮椅才能生活。但对于许多老年人来说，使用普通的轮椅不是十分方便，生活质量受到明显的影响。在欧美经济发达国家，老年人、残疾人专用的手动轮椅和普通电动轮椅已出现被逐步淘汰的趋势，取而代之的是性能优越、操作简便和行驶更加安全可靠的智能电动轮椅。随着我国经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，预计在不久的将来，我国对高档电动轮椅也将有十分旺盛的需求。

随着我国社会文明的发展进步，保障和提高老年人以及残障人士等弱势群体的生活质量，已经越来越受到社会各界人士的普遍关注。大量研究表明，有效增强老年人以及残障人士的行动能力，不仅使得他们的日常生活变得方便，而且对他们的心理健康、自我评价、精神状态也有着深远的影响。因此，一种能为老年人提供方便的代步轮椅应运而生，并得到了广泛的推广应用。较早的轮椅是手动的，由人转动一个手轮前进，这需要消耗体力，不适合那些体力太弱以及残障人士使用。随后又发明了电动轮椅，这种电动轮椅一般包括车体、前后轮、驱动电机、操作杆和电机驱动器，驱动电机由蓄电池供电，驱动后轮前进，坐在轮椅上的人只需按动操作杆，即可实现轮椅的前进、后退及左右转弯。电动轮椅比手动轮椅有很大的进步，但仍存在一些问题，例如，用车人一般只会从上方观察周围环境，判断自己该如何操纵轮椅，对地面及近地面的情况则较难观察到，一旦碰到障碍物，不能及时采取应对措施，往往造成硬性碰撞，甚至造成翻车事故和人身伤害。另外，对于一部分自理能力较差的老年人及残障人士，一般的电动轮椅他们也操纵不了，需要开发一种操作更加方便、使用更加安全的新型智能轮椅，以满足这部分人的需要，并为更多的人提供一种更加优越的代步工具。

目前在欧美、日本等发达国家中一些公司已经研制开发出智能程度更高、自主能力更强的轮椅机器人产品。例如，美国AetiveMedia公司的Robotscehariot和AppliedALSystems公司的TAO-7，日本AISIN精机和富士通公司共同研制开发的TAOAicle等。但这些智能轮椅产品基本上采用类似于移动机器人的控制系统，采用通用计算机即笔记本电脑或嵌入式工控机作为上位机，驱动控制系统、传感器系统作为下位机，产品体积大、结构复杂、整体成本很高。在目前中国智能轮椅市场中，中科院自动化所和香港力劲集团合作研发的智能轮椅，亦采用了多模态的融合技术，由于目前的智能轮椅基本上采用与移动机器人相同的技术方案，因而成本很高，只有一些特殊人群才能够使用而难以进入普通家庭。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用嵌入式控制系统的人机交互智能轮椅，且同时具有超声波自主导航机构、语音控制机构和视觉自主导航机构，其不但很好的解决了采用通用计算机控制器所面临的成本高、功耗大以及续航能力差等问题，同时保证了轮椅精确、稳定的运行。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种人机交互智能轮椅，包括车体、两个驱动后轮、两个随动前轮、蓄电池、两个驱动电机、人机交互设备、操作杆和电机驱动器，车体包括桌面和两个脚踏板；其特征在于：桌面内安装有嵌入式控制系统，其控制器为16位SPCE016A单片机，车体侧部布有超声波自主导航机构，车体上布有语音控制机构和视觉自主导航机构，超声波自主导航机构、语音控制机构和视觉自主导航机构分别与嵌入式控制系统电信连接，嵌入式控制系统还与操作杆及电机驱动器电信连接，蓄电池为驱动电机供电。

而且，所述的视觉自主导航机构由检测系统、控制决策系统和动力系统三个部分组成。

而且，所述的检测系统采用CMOS图像传感器。

而且，所述的超声波自主导航机构采用超声波传感器。

而且，所述的人机交互设备包括扬声器、LCD和LED灯，且人机交互设备与嵌入式控制系统相连。

而且，所述的语音控制机构采用MIC进行声音录入。

本发明的优点和积极效果是：