[發明專利]電動輪椅輔助駕駛系統及方法

在審

• 申請號: 201410228199.3
• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN104000694A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 王景川;張建飛;陳衛東
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61G5/04
• 分類號: A61G5/04;A61G5/10
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中;樊昕

技術領域

本發明涉及一種電動輪椅，特別涉及一種基于超聲波傳感器的智能電動輪椅輔助駕駛系統及方法。

背景技術

目前，公知的電動輪椅只能進行開環控制，即用戶通過搖桿或其他交互設備控制輪椅的前后左右運動。但是，對于行動困難，控制能力有限或是手部抖動的病人，對于電動輪椅的控制會有很大的困難。現有的電動輪椅在結構設計、控制方式上尚未考慮涉及躲避障礙及避免會出現的碰撞等情況。

發明內容

針對上述現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種基于超聲波傳感器的電動輪椅駕駛輔助系統及方法，該系統及方法可以全方位的檢測輪椅的周邊環境，當環境中出現障礙物或發生可能的碰撞時，主動躲避障礙物并為用戶計算出安全、可行的行駛方向。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種電動輪椅輔助駕駛系統，主要由帶有操縱桿的電動輪椅、超聲波傳感器以及控制器組成，輪椅上安裝若干超聲波傳感器，超聲波傳感器與控制器連接，控制器控制超聲波傳感器并采集超聲波傳感器數據，當用戶操作操縱桿控制輪椅運動時，控制器計算出輪椅安全行駛的控制指令，控制輪椅安全運動。

所述超聲波傳感器包括呈均勻分布于輪椅前方部位向正前方和左右方探測的若干超聲波傳感器、安裝在輪椅前方部位向前下方探測的超聲波傳感器、安裝在輪椅后方部位向正后方探測的超聲波傳感器。

還包括一傳感器接口板，通過傳感器接口板，將所有的超聲波傳感器的控制及數據線路集成到總線上，超聲波傳感器通過總線的形式與控制器進行通信，供控制器控制傳感器、采集傳感器數據。

一種電動輪椅輔助駕駛方法，采用上述的系統來完成，所述控制器采用分組點火的策略控制超聲波傳感器并采集超聲波傳感器數據，所述分組點火的策略如下：

將前方部位的所有超聲波傳感器進行分組，每組內的超聲波傳感器均不相鄰，前下方傳感器和后方傳感器參與分組或單獨成組，每組內的超聲波傳感器同時點火啟動，根據傳感器的最大量程，避免連續兩組傳感器之間的干擾，在連續兩組點火之間插入一定的時間間隔。

所述控制器所運行的控制算法采用共享控制策略，具體如下：

首先，控制器同時接受用戶操作操縱桿的指令和超聲波傳感器采集到的數據信息，控制器通過采集到的用戶指令分析得出用戶的運動意圖；

其次，在得到用戶的運動意圖后，通過超聲波傳感器采集到的數據判斷在此運動指令下輪椅的行駛是否安全，如果環境安全，則直接將用戶指令送給輪椅執行；否則，通過控制器中的算法計算出輪椅行駛安全的運動指令，然后將安全指令下發給輪椅執行，保證輪椅的行駛安全。

本發明技術方案，在電動輪椅的前后各安裝一套超聲波傳感器，傳感器信號被控制器所采集、處理。前方安裝的超聲波傳感器用以探測輪椅前方環境和輪椅前行過程中的樓梯臺階或地面凹陷等。當輪椅行駛的前方地面出現樓梯或臺階時，停止輪椅的前進運動以避免碰撞和危險。當輪椅行駛前方地面狀況安全時，控制器通過前方超聲波傳感器判斷前進方向是否存在障礙物，如果不存在障礙物，則判斷為環境安全，并將用戶的操作桿指令下發到輪椅的運動控制，操控輪椅運動。如果用戶前行的方向存在障礙物，則表明存在危險，控制器將傳感器獲取到的障礙物信息以及用戶操作操縱桿的指令信息進行融合，尋找出輪椅運動安全的、可行方向，并控制輪椅按此方向運動、確保運行安全。電動輪椅后方安裝的超聲波傳感器用以判斷用戶在操縱輪椅倒行時，輪椅的后方環境是否存在障礙物、是否安全，安全時執行用戶指令，危險的情況下停止輪椅運動。

本發明可以在用戶操縱、控制輪椅的同時，滿足、實現用戶意圖的情況下，通過超聲波傳感器對輪椅周邊環境的探測，保障輪椅行駛安全。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1是本發明所提供的系統中超聲波傳感器安裝結構側視圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是本發明中傳感器接口板連接示意圖；

圖4是本發明的傳感器分組點火策略示意圖；

圖5是本發明的共享控制策略流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。