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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810196912.9 (22)申请日 2018.03.10 (71)申请人 兰州理工大学 地址 730050 甘肃省兰州市七里河区兰工 坪路287号 (72)发明人 年福忠 刘欣蒙 (74)专利代理机构 北京方圆嘉禾知识产权代理 有限公司 11385 代理人 董芙蓉 (51)Int.Cl. A61G 5/04(2013.01) A61G 5/10(2006.01) (54)发明名称 一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅及 其使用方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于重力感。
2、应头盔控制 的智能轮椅及其使用方法， 涉及智能轮椅技术领 域。 本发明的智能轮椅包括头盔和轮椅； 头盔包 括： 重力感应模块、 第一控制模块和WIFI模块； 轮 椅包括： 第二控制模块、 电机驱动模块和电机； 重 力感应模块用于判断头盔的姿态， 将姿态数据发 送给第一控制模块， 第一控制模块将姿态数据进 行编码并将相应指令发送给WIFI模块， WIFI模块 接收指令并发送给第二控制模块， 第二控制模块 将接收的WIFI指令进行相应编码， 并将相应电信 号发送至电机驱动模块， 电机驱动模块将接收的 电信号转化为电压信号， 电机利用电压信号控制 轮椅运动。 本发明智能轮椅操作简单， 尤其适用 于高。
3、度残疾的人群。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 108524119 A 2018.09.14 CN 108524119 A 1.一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅， 其特征在于， 所述智能轮椅包括头盔和轮 椅； 所述头盔包括： 重力感应模块、 第一控制模块和WIFI模块； 所述轮椅包括： 第二控制模块、 电机驱动模块和电机； 所述重力感应模块用于判断所述头盔的姿态， 将姿态数据发送给所述第一控制模块， 所述第一控制模块将所述姿态数据进行编码并将相应指令发送给所述WIFI模块， 所述WIFI 模块接收所述指令并发送给所述第二控制模块， 所述第二控制模块将接收的WIFI指令进行 相应编。
4、码， 并将相应电信号发送至所述电机驱动模块， 所述电机驱动模块将接收的电信号 转化为电压信号， 所述电机利用所述电压信号控制所述轮椅运动。 2.如权利要求1所述的一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅， 其特征在于， 所述第一 控制模块和所述第二控制模块均为单片机。 3.如权利要求1所述的一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅， 其特征在于， 所述重力 感应模块为三轴加速度传感器。 4.权利要求1-3之一所述的一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅的使用方法， 其特 征在于， 所述方法包括以下步骤： 使用者戴上头盔坐于所述轮椅上， 通过头部前倾姿态给出轮椅前进指令、 通过后倾姿 态给出后退指令、 通过左摇。
5、姿态给出左转指令或通过右摇姿态给出右转指令， 实现使用者 通过头部动作指挥轮椅进行运动的效果。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 108524119 A 2 一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅及其使用方法 技术领域 0001 本发明涉及智能轮椅技术领域， 尤其涉及一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅 及其使用方法。 背景技术 0002 随着社会的发展和科学技术的进步， 人们对老年人和残疾人的关注度越来越高， 越来越多的老年人和残疾人等弱势群体开始使用智能轮椅。 为了使智能轮椅更好的服务于 老年人和残疾人,提高他们的生活自理能力,越来越多的电动式轮椅进入消费者视线。 但是 大多性能好的电动。
6、轮椅是进口的， 价格昂贵， 普通人难以消费， 而国内的则存在功率大， 续 航差等问题。 所以现在大多数家用或者医院所用的轮椅仍然是传统手摇式轮椅。 而且现在 市面上有的电动轮椅驱动采用位置传感器控制方向， 控制模式单一， 稳定型差， 对于行动不 便的人而言， 可靠性和安全型都不够， 所以在实际生活中， 很难真正为老人或者残疾人提供 方便、 安全、 自由的出行。 对于高度残疾的人群(手和脚都残疾的人群， 不能通过手或脚来有 效的控制轮椅)， 一般通用式的轮椅很难满足需求。 发明内容 0003 有鉴于此， 本发明实施例提供了一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅及其使用 方法， 主要目的是解决高度残疾。
7、的人群无法使用传统轮椅的问题。 0004 为达到上述目的， 本发明主要提供了如下技术方案： 0005 本发明实施例提供了一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅， 所述智能轮椅包括 头盔和轮椅； 0006 所述头盔包括： 重力感应模块、 第一控制模块和WIFI模块； 0007 所述轮椅包括： 第二控制模块、 电机驱动模块和电机； 0008 所述重力感应模块用于判断所述头盔的姿态， 将姿态数据发送给所述第一控制模 块， 所述第一控制模块将所述姿态数据进行编码并将相应指令发送给所述WIFI模块， 所述 WIFI模块接收所述指令并发送给所述第二控制模块， 所述第二控制模块将接收的WIFI指令 进行相应编码。
8、， 并将相应电信号发送至所述电机驱动模块， 所述电机驱动模块将接收的电 信号转化为电压信号， 所述电机利用所述电压信号控制所述轮椅运动。 0009 作为优选， 所述第一控制模块和所述第二控制模块均为单片机。 0010 作为优选， 所述重力感应模块为三轴加速度传感器。 0011 另一方面， 本发明实施例提供了上述一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅的使 用方法， 其特征在于， 所述方法包括以下步骤： 0012 使用者戴上头盔坐于所述轮椅上， 通过头部前倾姿态给出轮椅前进指令、 通过后 倾姿态给出后退指令、 通过左摇姿态给出左转指令或通过右摇姿态给出右转指令， 实现使 用者通过头部动作指挥轮椅进行运。
9、动的效果。 0013 与现有技术相比， 本发明的有益效果是： 说 明 书 1/3 页 3 CN 108524119 A 3 0014 本发明针对高度残疾人群设计了一种基于重力传感器的智能轮椅， 通过头部摆动 方向来控制轮椅的前进、 后退和转向， 利用头盔的重力传感器通过WiFi模块向单片机传输 指令， 从而控制电机以达到控制轮椅的效果。 本发明的智能头盔使用灵活方便， 控制智能 化、 可编程化程度高， 成本低廉， 适合推广应用。 附图说明 0015 图1是本发明实施例提供的智能轮椅的模块原理图； 0016 图2是本发明实施例提供的智能轮椅的操作流程图； 0017 图3是本发明实施例提供的三轴重。
10、力加速度传感器原理图； 0018 图4是本发明实施例提供的控制端程序流程图； 0019 图5是本发明实施例提供的接受程序流程图。 具体实施方式 0020 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下以较 佳实施例， 对依据本发明申请的具体实施方式、 技术方案、 特征及其功效， 详细说明如后。 下 述说明中的多个实施例中的特定特征、 结构、 或特点可由任何合适形式组合。 0021 实施例1 0022 如图1-图5所示， 一种基于重力感应头盔控制的智能轮椅， 上述智能轮椅包括头盔 和轮椅； 上述头盔包括： 重力感应模块、 第一控制模块和WIFI模块； 上述轮椅包括： 第二控制。
11、 模块、 电机驱动模块和电机； 上述重力感应模块用于判断上述头盔的姿态， 将姿态数据发送 给上述第一控制模块， 上述第一控制模块将上述姿态数据进行编码并将相应指令发送给上 述WIFI模块， 上述WIFI模块接收上述指令并发送给上述第二控制模块， 上述第二控制模块 将接收的WIFI指令进行相应编码， 并将相应电信号发送至上述电机驱动模块， 上述电机驱 动模块将接收的电信号转化为电压信号， 上述电机利用上述电压信号控制上述轮椅运动。 0023 作为上述实施例的优选， 上述第一控制模块和上述第二控制模块均为单片机。 0024 作为上述实施例的优选， 上述重力感应模块为三轴加速度传感器。 如图3所示，。
12、 1表 示芯片初始时刻所处位置， 此时X轴初始处于水平线， 2表示现在时刻芯片所处位置。 其中X 、 Y、 Z分别为X、 Y、 Z轴转动前的状态， g为重力加速度的方向。 如图3所示， 芯片转动后各边 与水平方向有一些夹角， 其X轴与水平线的夹角为 x， 与重力加速度g的夹角为 ； Y轴与水平 线的夹角为 y， 与重力加速度g的夹角为 ； Z轴与水平线的夹角为z， 与重力加速度g的夹角 为； 0025 X、 Y、 Z轴方向的加速度分别设为Xa、 Ya、 Za， 即 0026 Xagcos ,Yagcos ,Zagcos 0027 由Xagcos gcos(90 - x)gcos x， 同理可得。
13、 0028 Yagcos gcos(90 - y)gcos y 0029 Zagcosgcos(90 -z)gcosz 0030 那么弧度值分别为： 0031 说 明 书 2/3 页 4 CN 108524119 A 4 0032 0033 0034 最后得到各轴的角度值分别为： 0035 0036 0037 0038 本发明智能轮椅的使用方法： 使用者戴上头盔坐于所述轮椅上， 通过头部前摇姿 态给出轮椅前进指令、 通过后摇姿态给出后退指令、 通过左摇姿态给出左转指令或通过右 摇姿态给出右转指令， 实现使用者通过头部动作指挥轮椅进行运动的效果。 0039 本发明实现了仅通过头盔就可以控制轮椅的。
14、状态， 低头时， 轮椅前进， 后仰时， 轮 椅后退， 往左摆头时轮椅左转， 往右摆头时轮椅右转， 保持左摆头(右摆头)的姿势时， 轮椅 会原地转弯。 根据头盔前倾的幅度可以实现加速减速。 调整好轮椅速度后， 可以通过连续点 两次头保持当前行驶状态， 可再通过连续点两次头取消当前行驶状态。 本实验较现有的手 摇式轮椅以及电动轮椅， 控制起来更方便实用， 特别是针对行动不便的老人以及高度残疾 (手和脚都残疾)的人群， 具有较高的可靠性和安全性。 0040 本发明实施例中未尽之处， 本领域技术人员均可从现有技术中选用。 0041 以上公开的仅为本发明的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局限于此， 任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易想到变化或替换， 都应 涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为 准。 说 明 书 3/3 页 5 CN 108524119 A 5 图1 图2 说 明 书 附 图 1/3 页 6 CN 108524119 A 6 图3 图4 说 明 书 附 图 2/3 页 7 CN 108524119 A 7 图5 说 明 书 附 图 3/3 页 8 CN 108524119 A 8 。