[发明专利]一种基于陀螺仪的轮椅车及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轮椅车，尤其涉及一种基于陀螺仪的轮椅车及其控制方法。

背景技术

传统的电动轮椅车或老年休闲车等虽然靠两个电机和控制器能实现前进后退左右转弯，但控制方式简单，无法辨别复杂路况，安全性低；特别是在上斜时候，不能根据路况给予驾驶者提醒和车辆智能控制，同时也无法根据车辆负载和路况智能调整转弯参数，导致转弯灵敏度差异很大，这就导致传统的电动轮椅车和老年休闲车在负载多变、路况复杂的环境情况下，安全性和体验感都会大打折扣，不利于老年人的驾驶。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于陀螺仪的轮椅车及其控制方法，通过陀螺仪智能识别路况，根据不同的负载和路况智能调节转弯参数以及速度，大大提高行驶安全。

本发明提供一种基于陀螺仪的轮椅车控制方法，包括以下步骤：

采集速度预期值，采集摇杆模块的速度控制信号，转化为轮椅车的转弯速度预期值，所述的转弯速度预期值为转弯速度差的目标值；

陀螺仪采集姿态信息，采集轮椅车行驶过程中陀螺仪的姿态信息，并将姿态信息传入陀螺仪姿态解算模块；

解算速度实际值，陀螺仪姿态解算模块根据姿态信息解算得到轮椅车的转弯速度实际值；

反馈调节，通过转弯速度预期值与转弯速度实际值进行PID闭环反馈调节，直至转弯速度预期值与转弯速度实际值偏差值为零，得到电机驱动模块转弯输出速度。

进一步地，所述的步骤解算速度实际值包括以下流程：陀螺仪端口初始化、陀螺仪寄存器配置、读取姿态数据、数据滤波、数据校准、陀螺仪姿态数据解算、角度变换、输出电机驱动模块转弯速度控制信号。

进一步地，所述的步骤解算速度实际值还包括重新标定判定，所述的重新标定判定位于所述的数据滤波之后；所述的重新标定判定的判定结果为是，则对陀螺仪进行标定校准后进行陀螺仪姿态数据解算；所述的重新标定判定的判定结果为否，则直接进行陀螺仪姿态数据解算。

进一步地，所述的陀螺仪姿态数据解算采用四元素法对俯仰角、航偏角、横滚角以及角速度进行解算。

进一步地，还包括步骤坡度检测，所述的坡度检测包括设定坡度与轮椅车速度值映射关系、设定坡度范围、检测轮椅车俯仰角、判定轮椅车俯仰角是否超出坡度范围，若轮椅车俯仰角超出坡度范围，发出提醒。

进一步地，还包括步骤转弯检测，所述的转弯检测包括设定航偏角与轮椅车转弯速度值映射关系、设定最大转弯速度值、判定轮椅车转弯速度是否超出最大转弯速度，若超出则发出提醒。

一种基于陀螺仪的轮椅车，包括轮椅车本体；所述的轮椅车本体包括动力轮、驱动电机、导向轮、椅身、运动控制器、陀螺仪、运动控制模块；所述的驱动电机、导向轮与所述的椅身连接；所述的动力轮通过所述的驱动电机与所述的椅身连接；所述的运动控制模块包括主控模块、陀螺仪姿态解算模块、摇杆模块、电机驱动模块、电源模块；所述的陀螺仪姿态解算模块、摇杆模块、电机驱动模块、电源模块与所述的主控模块连接通信；所述的陀螺仪与所述的陀螺仪姿态解算模块连接通信；所述的摇杆模块与所述的运动控制器连接通信；所述的电机驱动模块与所述的驱动电机连接通信；所述的电源模块与所述的主控模块、驱动电机、运动控制器电连接。

进一步地，所述的运动控制模块还包括蓝牙模块；所述的主控模块与蓝牙设备通过所述的蓝牙模块连接通信；所述的蓝牙模块采用蓝牙芯片NRF51822。

进一步地，所述的电机驱动模块包括正弦波控制器，所述的正弦波控制器与所述的驱动电机电连接。

进一步地，所述的运动控制器安装于所述的椅身扶手处；所述的运动控制器包括360°霍尔摇杆、按键、警示扩音器。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明一种基于陀螺仪的轮椅车采用陀螺仪技术，自动判断车子的路面的状态，比如平地、上坡、下坡、转向等，和当前行驶状态，比如转弯，加速等，从而对电机输出的扭矩输出精细控制，进而达到在不平整的路面行走与走平地一样的效果；当上坡坡度太大,或电量低，或者当前负载超出电机输出最大扭矩，轮椅车自动发出警报，提示操作危险。在下坡时轮椅车能够实现自动降低速度，同时还可实现轮椅车斜坡驻车，大大提高轮椅车的安全性能。

本发明通过蓝牙与相对应的手机app进行连接，通过手机端查看到车辆的各个参数，比如速度，温度，坡度，里程数等；根据个人喜好设置轮椅车的各项参数，实现通过手机端对轮椅车进行遥控控制，轻松实现遥控前进，后退转弯等各种操作。