一种基于传感器的智能轮椅

本实用新型涉及智能轮椅技术领域，尤其涉及一种基于传感器的智能轮椅。

背景技术：

随着老龄化社会的来临，提高老年人和残疾人生活质量成为一项重要的内容。手动轮椅存在了几百年，并已经在医院、商场、家庭中成为协助行动不便的人士的重要工具。目前市面上已有的操纵杆进行交互的电动轮椅不适用身体特别虚弱的老人，或是手部无力的残疾人，而通过人工智能图像识别方式的轮椅，开发成本昂贵，不适合普通家庭，不适用经济不宽裕的老人和残疾人。

技术实现要素：

针对以上问题，本实用新型提出一种基于传感器的智能轮椅。

为实现本实用新型的目的，提供一种基于传感器的智能轮椅，包括：轮椅本体和用户手套，所述轮椅本体上安装有：控制系统、驱动电机、蓝牙通信模块、开关控制按键和电池模块；所述用户手套上安装有：陀螺仪传感器、控制主板。

所述开关控制按键安装在所述轮椅本体的扶手处；所述陀螺仪传感器安装在所述用户手套内的掌心处；所述控制主板安装在所述用户手套内。

所述控制系统和驱动电机分别跟所述电池模块电性连接；所述驱动电机、蓝牙通信模块和开关控制按键分别跟所述控制系统电性连接；所述陀螺仪传感器跟所述控制主板电性连接；所述控制主板跟所述控制系统通过所述蓝牙通信模块无线连接；所述驱动电机跟所述轮椅本体的轮子机械连接。

进一步地，所述控制主板采用arduinolilypad控制板，所述陀螺仪传感器采用kgy23型号。

进一步地，所述智能轮椅还包括：心率传感器和lcd显示屏，所述心率传感器安装在所述用户手套内部的食指位置；所述lcd显示屏安装在所述轮椅本体的扶手上；所述心率传感器和所述lcd显示屏分别跟所述控制主板电性连接。

进一步地，所述智能轮椅还包括：蜂鸣器、灯光报警器和报警开关按键，所述蜂鸣器和灯光报警器设置在所述轮椅本体上；所述报警开关按键安装在所述轮椅本体的扶手上；所述蜂鸣器、灯光报警器和报警开关按键跟所述控制系统电性连接。

进一步地，所述智能轮椅还包括：语音处理模块，所述语音处理模块安装在所述轮椅本体的扶手上；所述语音处理模块跟所述控制系统电性连接。

进一步地，所述智能轮椅还包括：rt5350f开发板，所述rt5350f开发板设置在所述轮椅本体上；所述rt5350f开发板跟所述控制系统电性连接；所述控制系统通过所述rt5350f开发板与外界进行无线网络传输。

进一步地，所述智能轮椅还包括：前置超声波传感器组和后置超声波传感器组，所述前置超声波传感器组安装在所述轮椅本体的正前方靠近地面的位置；所述后置超声波传感器组安装在所述轮椅本体的正后方靠近地面的位置；所述前置超声波传感器组和后置超声波传感器组跟所述控制系统电性连接。

进一步地，所述智能轮椅还包括：gps定位系统，所述gps定位系统安装在所述轮椅本体上；所述gps定位系统跟所述控制系统电性连接。

跟现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本技术方案在轮椅扶手处安装有触摸式的开关控制按键，控制整个系统工作，同时有报警按键开关，当用户自我感觉不舒适时，可以触动开关，进行蜂鸣器、led灯、和app报警。在开关处安装有语音处理模块，用户可以通过语音命名完成开关控制和报警控制，提高了老人和残疾人的生活质量。

附图说明

图1是一个实施例的基于传感器的智能轮椅各模块的结构连接示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本实用新型涉及一种传感器控制的智能残疾人轮椅，该轮椅主要适用于肢体无力的残疾人使用，可以通过手部的简单运动来控制轮椅。如图1所示，本技术方案主要通过陀螺仪传感器感知使用者的手势，控制轮椅前进、后退、左转、右转和停止。通过心率传感器检测人体主要生命特征。通过超声波传感器实现自动回避障碍物。并且轮椅上安装了gps定位系统，如果轮椅“坏在半道上”，通过定位功能，家人可以立即找到所在位置。轮椅上还配备了led灯，夜晚自动打开，防止在晚上，仅仅因为司机没有看到轮椅使用者，而在轮椅使用者在夜间试图通过人行道和停车场时发生事故。

本实用新型的主体为轮椅和用户手套。用户手套上的主要设备有陀螺仪传感器和arduinolilypad控制板，可以与轮椅上的蓝牙通信模块和控制系统配合，控制轮椅的行进方向。

陀螺仪建议选用kgy23(4mm×4mm陀螺仪)，可以倾斜检测、运动检测等，最小尺寸2mm×2mm×0.9mm，其特点为有最高达14bit的高分辨率、低功耗(待机2μa、低分辨率10μa、高分辨率135μa)、可编程的待机唤醒功能，耐冲击性提高，适用于便携式产品上。

arduinolilypad是一个小型可穿戴cpu，它可以被缝在织物上通过导线控制其它外设，lilypad的核心是atmega328v微控制器工作电压5v。

蓝牙通信模块可以采用hc-06和hc-05进行信息通信传输。

轮椅上的控制系统使用arduinouno系统，通过接收到的信号，控制电机，带动轮子，完成左转、右转、前进、后退、停止的功能。

用户将手套带在手上，可以根据想要的行进方向，将手掌左转、右转、向上、向下、水平，陀螺仪传感器检测到对应的动作后，通过程序设置，可产生对应的序列信号，改序列信号通过蓝牙通信模块发送给轮椅，轮椅接收到信号后，根据程序设置，启动对应的电机转动方向，从而带动轮子。该手套上可以装有心率传感器，可以通过用户指尖的感应，通过心率传感器检测人体主要生命特征，并将心跳数值通过蓝牙通信模块，传输到轮椅的扶手的lcd液晶显示屏上，当心跳数值异样时，通脱有蜂鸣器报警和灯光报警触发报警。

心率传感器pulsesensor是一款用于心率测量、脉搏波形测量和hrv分析的光电反射式模拟传感器。将其佩戴于手指、耳垂等处,通过导线连接可将采集到的模拟信号传输给arduino、stm32和stc12c5a等具有模拟采集功能的单片机并转换为数字信号。

液晶显示屏为lcd显示屏，大小根据轮椅扶手尺寸选择。蜂鸣器为通用的无源蜂鸣器，灯光采用led发光二极管。用户带上装有心率传感器的手套，指尖接触心率传感器，采集的心率数据通过蓝牙通信模块发送和接收，轮椅接收到信号后，根据程序设置，在液晶屏上显示心型跳动动画和当前的心跳数字，如果每分钟心率超过安全设置值，则蜂鸣器报警，同时红色led发光二极管不断闪烁灯光报警，并且通过将报警信号通过rt5350f开发板连网，发送到用户亲属的手机app上，远程报警。

在一个实施例中，超声波传感器选用激光雷达，在轮椅的前后安装激光雷达，可以检测四周障碍物的距离，实施自动避障。激光雷达可选用激光雷达lidarrplidar-a1，可以实现360度全方位扫描，有效距离12米，能够获得周围的详细环境数据。激光雷达随时扫描前后环境，如果发现距离障碍物小于阈值则，通过程序设置，停止轮椅行进，此时停止指令的优先级最高，手套将无法控制行进，直到解除测距指令。

在一个实施例中，轮椅上安装有gps定位系统，可以将当前的地理位置信息通过gprs模块进行数据传输，最终在用户的手机app上显示。

gps定位系统采用um4b0，是联创星无线基于nebulas-ii高精度soc芯片开发的全球最小的高精度定位向模块，它可以支持bdsb1/b2/b3、gpsl1/l2/l5、glonassl1/l2、galileoe1/e5a/e5b、qzssl1/l2/l5等卫星信号，支持窄带抗干扰及惯导器件组合导航。gps定位当前轮椅位置，产生位置数据，然后在手机app地图中显示当前的位置信息，此外还可以在轮椅外侧安装有光敏电阻和led照明灯，当夜晚时，可自动点亮led进行照明。

在一个实施例中，轮椅扶手处安装有触摸式的开关控制按键，控制整个系统工作，同时有报警按键开关，当用户自我感觉不舒适时，可以触动开关，进行蜂鸣器、led灯、和app报警。在开关处安装有语音处理模块，用户可以通过语音命名完成开关控制和报警控制。用户语音打开开关控制按键，打开整个系统开始工作，当用户身体不适时，可语音打开报警按键开关，报警信息会传输到用户亲友的手机app以便用户得到及时救治。需要特别说明的是，上述涉及的算法均为本领域的现有技术，本实用新型并未对算法本身进行改进。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

需要说明的是，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本申请实施例的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。