一种轮椅稳定性检测系统的制作方法

本实用新型涉及轮椅稳定性检测技术领域，尤其涉及一种轮椅稳定性检测系统。

背景技术：

轮椅车辆是肢体残障患者和年老体弱者的重要交通及康复工具，肢体残障患者不仅可以在轮椅车辆的辅助下自由活动，而且更重要的是他们借助轮椅车辆可以进行身体锻炼以及参与社会活动，因此轮椅车辆对提高肢体残障患者和年老体弱者的生活和工作质量均起着积极的作用。

然而，随着轮椅车辆使用者的增加，由轮椅引起的事故也随之增加。据统计，全球使用轮椅车辆者约为6700万，约占全球总人口的1％。每年有超过10％的轮椅车辆使用者在使用轮椅过程中发生事故，其中65-80％的事故是由轮椅车辆稳定性不足导致的，而且这些事故近年来持续在增长。

因此轮椅车辆的稳定性对轮椅使用者的安全至关重要。

造成这些事故的归结因素是轮椅车辆负载重心的位置发生了改变，如果重心位置越过了平衡临界范围，就会导致轮椅因不稳定而倾翻。

目前，轮椅车辆的稳定性检测只能够依靠平衡板来测量，并且只能得到各个车轮与地表接触点在垂线方向上的力及其接触点的坐标这两个参数。但是如何依据这两个参数，将轮椅车辆的稳定性检测的相关信息计算出来(包括轮椅各车轮之间的距离、轮椅车辆负载的中心点及轮椅车辆的重心点等)，用于判定轮椅车辆的稳定性是非常必要的。

国内在轮椅车辆稳定性检测系统上的研究目前是空白。虽然有学者的研究工作涉及到轮椅的稳定性，然而仅仅是对爬楼梯轮椅的稳定性进行研究分析。此外，对轮椅靠背垫的高度对轮椅使用者的影响做了研究，但并不涉及为提出改善轮椅稳定性的措施及方案而对轮椅的稳定性进行测量和评估。

在国外，在轮椅稳定性影响因素及评测系统及相关领域则有一定的研究。Christophe等学者研究了手动轮椅在推进中轮椅使用者的身体运动对轮椅稳定性的影响。Guy Trudel等学者使用一个倾斜的平台对轮椅的静态稳定性进行测量。R.Lee Kirby等学者将轮椅的后轮固定，将人体模型放置在轮椅上，将轮椅倾斜，对轮椅稳定的临界角度进行了测量。Caldicott和Shapcott开发了基于软件的轮椅车辆稳定性评测系统，主要是在斜坡上，对人-轮椅系统进行稳定性测量。Kirby等学者研究了轮椅使用者在轮椅上不同的姿势的情况下轮椅稳定性变化的规律。Stuart Marsden对轮椅稳定性的测量和报警系统做了研究，主要是以加速度计为测量工具，系统工作中并没有考虑到系统重心的变化，而且仅仅停留在实验阶段。

因此，研制开发一种轮椅车辆稳定性检测系统对轮椅车辆的生产和使用的安全性和有效性进行评估，具有非常重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种轮椅稳定性检测系统。

本实用新型是通过如下措施实现的：一种轮椅稳定性检测系统，其中，包括设置在矩形检测平台上的固定框架，分别布置在所述固定框架上的平衡检测件，所述平衡检测件包括矩形工作面板，位于所述矩形工作面板下方，自上而下依次设置的矩形上固定板，矩形电路安置板和矩形底板，在所述矩形上固定板与所述矩形电路安置板之间的每个角处各设有一个传感器，在所述矩形上固定板的两端各开设有一个U型槽口，在与所述U型槽口相对应的所述矩形底板上连接有手柄；

所述固定框架由左上矩形框，左下矩形框，右上矩形框和右下矩形框通过限位螺栓固定，构成限位框组件，还包括设置在所述限位框组件一侧的楔形导向件，所述楔形导向件由两个楔形板组成。

所述传感器通过连接结构安装在所述矩形上固定板与所述矩形电路安置板之间；

所述连接结构包括圆心处开设有锁紧孔的橡胶柱，依次位于所述橡胶柱下方的隔板和垫板，所述传感器位于所述橡胶柱与所述隔板之间；所述传感器上预设有凹槽，在所述凹槽外侧设有若干螺栓孔，所述凹槽的开口内设有与所述橡胶柱圆心处的锁紧孔相对应的连接孔。

所述传感器为H型电桥感应电路，所述H型电桥感应电路的输出端连接有运算放大器，所述运算放大器的输出端连接有A/D转换器，所述A/D转换器的输出端连接有单片机。

所述垫板上开设若干个与所述传感器上的螺栓孔相对应的固定孔，在所述垫板一边开设有半圆弧状固定槽。

所述隔板上均匀布置有分别与所述垫板上的固定孔或所述传感器的螺栓孔相对应的安装孔。

所述锁紧孔中容纳有连接栓，所述连接栓依次贯通所述连接孔和所述半圆弧状固定槽。

所述矩形工作面板，矩形上固定板，矩形电路安置板，矩形底板，以及所述连接结构依次由螺栓固定连接。

所述传感器，运算放大器，A/D转换器，以及单片机分别串联在电源开关回路中。

所述电源开关回路中串联有蓝牙模块。

所述单片机采用STC15F2K60S2单片机。

所述蓝牙模块采用CC2540芯片。

所述运算放大器包含运算放大芯片LM258，具有高精度、低漂移的特性。

所述A/D转换器采用12位A/D转换器ADC0832。

所述串口通信电路采用MAX3232芯片。

所述电源采用电源稳压芯片ASM1117。

所述蓝牙模块与单片机串口之间采用蓝牙模块提供的RS232传输层接口实现通信，蓝牙模块需3.3V供电，需要外接电路实现电平转换，因此，采用MAX232芯片作电平转换芯片。

另外，为了将5V输入电压转换为3.3V电压，选用电源稳压芯片ASM1117为蓝牙模块CC2540芯片供电。

本实用新型在实际使用时：将四个平衡检测件分别安装固定框架的左上矩形框，左下矩形框，右上矩形框和右下矩形框中，通过限位螺栓固定，将轮椅四个轮子沿楔形导向件的两个楔形板移动到左上矩形框，左下矩形框，右上矩形框和右下矩形框中的平衡检测件上，在轮椅座的不同位置施加力，当同步按钮被按下后，系统开始工作，单片机首先驱动蓝牙模块进行配对，同时传感器获得的信号经过运算放大器进行放大后，输入到A/D转换器中进行A/D转换，单片机在接收到数据进行数据处理，传送数据指令后，将A/D转换后的数据按照传输协议进行数据定义后，通过串口通信电路进行电平转换后，发送到蓝牙模块，经由配对成功的蓝牙模块将数据传送到单片机进行数据处理；单片机对蓝牙模块发送的负载坐标X，负载坐标Y，左上角传感器测量值，左下角传感器测量值，右上角传感器测量值和右下角传感器测量值和总负载这七类数据进行分析处理后，得到全面的轮椅车辆稳定性评测分析数据，并通过显示模块显示。

本实用新型的有益效果为：本实用新型可以将四个平衡检测件从固定框架中取出来，并可以将框架拆开且折叠，减小安放空间；采用多点采集稳定性检测数据，数据采集量够充分；采集的七类稳定性检测数据，能清楚分析引起轮椅稳定性的因素；数据采集测量精度达到1.8mV/V；数据实时多点采集处理；采用无线蓝牙模块传输采集的数据，提高了数据采集系统的便捷性。

附图说明

图1为本发明实施例中固定框架的结构示意图。

图2为本发明实施例中平衡检测件的结构示意图。

图3为图2的分解视图。

图4为本发明实施例中传感器与连接结构的位置关系结构示意图。

图5为本发明实施例中传感器与连接结构的位置关系结构示意图。

图6为图4的分解视图。

图7为本发明实施例中检测系统的电原理框图。

图8为本发明实施例中传感器的电路图。

其中，附图标记为：1、矩形工作面板；2、矩形上固定板；20、U型槽口；3、矩形电路安置板；4、矩形底板；5、传感器；6、手柄；7、连接结构；70、橡胶柱；700、锁紧孔；701、隔板；702、垫板；7020、半圆弧状固定槽；703、连接孔；704、凹槽；8、连接栓；12、左上矩形框；13、左下矩形框；14、右上矩形框；15、右下矩形框；16、限位螺栓；17、两个楔形板。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

参见图1至图8，本实用新型是：一种轮椅稳定性检测系统，其中，包括设置在矩形检测平台上的固定框架，分别布置在所述固定框架上的平衡检测件，平衡检测件包括矩形工作面板1，位于矩形工作面板1下方，自上而下依次设置的矩形上固定板2，矩形电路安置板3和矩形底板4，在矩形上固定板2与矩形电路安置板3之间的每个角处各设有一个传感器5，在矩形上固定板2的两端各开设有一个U型槽口20，在与U型槽口20相对应的矩形底板4上连接有手柄6；固定框架由左上矩形框12，左下矩形框13，右上矩形框14和右下矩形框15通过限位螺栓16固定，构成限位框组件，还包括设置在限位框组件一侧的楔形导向件，楔形导向件由两个楔形板17组成。

传感器5通过连接结构7安装在矩形上固定板2与矩形电路安置板3之间；

连接结构7包括圆心处开设有锁紧孔700的橡胶柱70，依次位于橡胶柱70下方的隔板701和垫板702，传感器5位于橡胶柱70与隔板701之间；传感器5上预设有凹槽704，在凹槽704外侧设有若干螺栓孔，凹槽704的开口内设有与橡胶柱70圆心处的锁紧孔700相对应的连接孔703。

传感器5为H型电桥感应电路，H型电桥感应电路的输出端连接有运算放大器，运算放大器的输出端连接有A/D转换器，A/D转换器的输出端连接有单片机。

垫板702上开设若干个与传感器5上的螺栓孔相对应的固定孔，在垫板702一边开设有半圆弧状固定槽7020。

隔板701上均匀布置有分别与垫板702上的固定孔或传感器5的螺栓孔相对应的安装孔。

锁紧孔700中容纳有连接栓8，连接栓8依次贯通连接孔703和半圆弧状固定槽7020。

矩形工作面板1，矩形上固定板2，矩形电路安置板3，矩形底板4，以及连接结构7依次由螺栓固定连接。

传感器5，运算放大器，A/D转换器，以及单片机分别串联在电源开关回路中。

电源开关回路中串联有蓝牙模块。

单片机采用STC15F2K60S2单片机。

蓝牙模块采用CC2540芯片。

运算放大器包含运算放大芯片LM258，具有高精度、低漂移的特性。

A/D转换器采用12位A/D转换器ADC0832。

串口通信电路采用MAX3232芯片。

电源采用电源稳压芯片ASM1117。

蓝牙模块与单片机串口之间采用蓝牙模块提供的RS232传输层接口实现通信，蓝牙模块需3.3V供电，需要外接电路实现电平转换，因此，采用MAX232芯片作电平转换芯片。

另外，为了将5V输入电压转换为3.3V电压，选用电源稳压芯片ASM1117为蓝牙模块CC2540芯片供电。

本实用新型在实际使用时：将四个平衡检测件分别安装固定框架的左上矩形框12，左下矩形框13，右上矩形框14和右下矩形框15中，通过限位螺栓16固定，将轮椅四个轮子沿楔形导向件的两个楔形板17移动到左上矩形框12，左下矩形框13，右上矩形框14和右下矩形框15中的平衡检测件上，在轮椅座的不同位置施加力，当同步按钮被按下后，系统开始工作，单片机首先驱动蓝牙模块进行配对，同时传感器5获得的信号经过运算放大器进行放大后，输入到A/D转换器中进行A/D转换，单片机在接收到数据进行数据处理，传送数据指令后，将A/D转换后的数据按照传输协议进行数据定义后，通过串口通信电路进行电平转换后，发送到蓝牙模块，经由配对成功的蓝牙模块将数据传送到单片机进行数据处理；单片机对蓝牙模块发送的负载坐标X，负载坐标Y，左上角传感器测量值，左下角传感器测量值，右上角传感器测量值和右下角传感器测量值和总负载这七类数据进行分析处理后，得到全面的轮椅车辆稳定性评测分析数据，并通过显示模块11显示。

本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。