[发明专利]智能安全轮椅及其智能安全控制方法

权利要求书

1.一种智能安全轮椅的智能安全控制方法，其特征在于：按照如下步骤进行：

S1：环境虚拟地图构建，用户将智能安全轮椅沿着室内环境中可行进路线推行一周，视觉传感器扫描室内环境自动进行虚拟地图的构建，构建的环境地图映射到平板显示器；

S2：用户选择控制方式，当用户选择自主导航模式时进入S3，当用户选择操纵杆控制方式时进入S4；

S3：自动推送行进路线，用户在平板显示器上打开环境地图，用户主需要在平板显示器显示的地图上，点击想要移动到的位置；无风扇嵌入式工控机根据用户选择的目的位置，发出导航控制信号，所述导航控制信号依次通过平板电脑和工业控制计算机传输给底层核心控制模块，进入S5；

S4：用户操纵控制，底层核心控制系统通过计算得到操纵杆位置信息，分析得到用户控制意图并进入S5；

S5：轮椅行走底层核心控制模块将用户控制意图转换成左右电机的速度与方向的控制信息；接着底层核心控制模块控制根据上述计算得到的控制信息驱动左右两个电机，进而带动随动轮转动，使轮椅到达用户指定的位置；

S6：智能安全轮椅控制系统通过激光避障模块对智能安全轮椅的周围环境信息进行检测，当有障碍物时调整用户对电机的控制信号，保障用户安全；

S7：智能安全轮椅控制系统通过上述用户身体状态监测系统实时检测用户的身体状态，当用户身体出现异常时，停止电机动作，并发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的智能安全轮椅的智能安全控制方法，其特征在于：在步骤S1开始前，还设有系统自检，智能安全轮椅系统检测电池电压、螺线管刹车状态、左右马达线缆；检测结果通过智能安全轮椅的平板显示器显示。

3.根据权利要求1所述的智能安全轮椅的智能安全控制方法，其特征在于：对于操纵杆控制模式，STM8操纵杆可以向各个方向转动，并通过霍尔元件将操纵杆的位置信息转换为电压信息，随后使用AD将霍尔元件的电压信息转换为数字量,通过操纵杆的位置信息得到用户的控制意图。

4.根据权利要求1所述的智能安全轮椅的智能安全控制方法，其特征在于：对于自主导航模式，系统需要预先通过视觉传感器Kinect对室内地图进行建模，Kinect相机可以不断地跟踪其拍摄范围内的对象，根据已知的信息和三维数据，可以做出精确的测量，绘制出整个房间的静态地图；通过平板显示建立的地图，用户通过地图指定目的地，接着控制系统自动规划出路径信息得到相应的控制策略，接着电机控制模块驱动直流电机运动。

5.根据权利要求1所述的智能安全轮椅的智能安全控制方法，其特征在于：激光避障模块，用户身体状态监测模块和系统故障检测模块，红外测距是采用三角测距的原理，智能安全轮椅的红外发射器按照一定角度发射红外光束，遇到物体之后，光会反向回来，检测到反射光之后，通过结构上的几何三角关系，就可以计算出障碍物距离；用户身体状态监测模块，视觉传感器Kinect可以将采集到的用户图像信息传送给工业控制计算机，由无风扇嵌入式工控机对用户图像进行分析。

6.根据权利要求1所述的智能安全轮椅的智能安全控制方法，其特征在于：无风扇嵌入式工控机首先运用基于Haar特征的AdaBoost级联分类器算法，并根据该算法对视觉传感器采集的图像进行分析，该视觉传感器能够获取图像的深度信息，用于进行用户身体状态检测，通过数据传感器采集用户图像信息，通过识别用户眼部状态判断用户的身体状态；

当识别到用户身体状态异常时，自动停止电机工作，通过发出报警；同时持续检测用户身体状态，若检测到用户身体仍处于异常状态，则通过无风扇嵌入式工控机进行远程报警；轮椅控制器具有多种故障检测功能，包括电压异常检测，螺线管刹车故障，控制器故障，左、右马达电缆断开故障；当控制器检测到故障时，将自动停止输出PWM波驱动电机，等待手动解除故障后恢复驱动电机。