[發(fā)明專利]輔助行走車及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710514720.3
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN109199802B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 宋吉來;楊奇峰;欒顯曄;孫秉斌;姜鐵程;劉世昌
• 申請（專利權）人: 沈陽新松機器人自動化股份有限公司
• 主分類號: A61H3/04
• 分類號: A61H3/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.一種輔助行走車，其特征在于，包括：

車把；

承載裝置；

設置在所述承載裝置上用于安裝所述車把的連桿；

設置在所述承載裝置底部的安裝架；

所述安裝架末端安裝有驅動輪；

用于提供電能的儲能單元；

用于提供控制信號的控制器，

用于驅動所述驅動輪的驅動電機，所述驅動電機被設置由所述控制器控制驅動，所述控制器使用PWM方式模擬調節(jié)控制所述驅動電機的電壓，從而驅動控制所述驅動輪；

用于檢測車體的前后傾角的姿態(tài)檢測組件，所述姿態(tài)檢測組件、所述驅動輪、所述儲能單元分別與所述控制器電連接；

所述控制器用于在所述姿態(tài)檢測組件檢測結果為水平狀態(tài)時以第一驅動力控制驅動輪，在所述姿態(tài)檢測組件檢測結果為仰起狀態(tài)時以第二驅動力控制驅動輪，在所述姿態(tài)檢測組件檢測結果為俯下狀態(tài)時以第三驅動力控制驅動輪，所述驅動輪使用霍爾信號檢測速度，所述控制器通過霍爾信號變化檢測所述輔助行走車的速度，同時計算加速度，并通過PWM占空比來給所述驅動電機供給電壓，在占空比的高電平期間，根據(jù)霍爾信號來開通相應的上橋臂和下橋臂，在占空比的低電平期間，關斷所有橋臂，避免反電動勢形成反向電流起到制動作用；在所述控制器監(jiān)測到加速度大于設定值時，所述控制器停止給所述驅動電機供給電壓，將所述驅動電機UVW三相短接，利用反電動勢產(chǎn)生電流來制動，其中所述第三驅動力小于所述第一驅動力，所述第一驅動力小于第二驅動力；

所述承載裝置包括座椅、用于檢測座椅上承受壓力數(shù)值的壓力計以及支撐架，所述壓力計設置在所述座椅和所述支撐架之間，所述輔助行走車在給與向前行進的輔助力時，車體上坡電壓給與為(F0*tanθ+mg*sinθ)*factor1+(F0+mg*cosθ)*factor0，車體下坡時電壓給與為(F0*tanθ+mg*sinθ)*factor1-(F0+mg*cosθ)*factor0，其中，F(xiàn)0為所述壓力計實時測得的壓力值，θ為霍爾傳感器實時測得的車體傾角，mg為車體重量，factor0為摩擦力克服系數(shù)，factor0＝a/mg，式中a為實測獲得的電壓值，factor1為所述驅動電機抱死時電壓與水平方向輸出力的關系因子。

2.根據(jù)權利要求1所述的輔助行走車，其特征在于，所述儲能單元為動力電池，所述動力電池與所述控制器可拆卸連接，所述動力電池設置在所述承載裝置底部。

3.根據(jù)權利要求1所述的輔助行走車，其特征在于，所述安裝架具有兩個前輪和兩個后輪，所述兩個后輪為所述驅動輪。

4.根據(jù)權利要求1所述的輔助行走車，其特征在于，所述連桿為可伸縮連桿，所述可伸縮連桿上設有用于高度調整完成后鎖住連桿的鎖緊組件。

5.根據(jù)權利要求1所述的輔助行走車，其特征在于，所述連桿為電動可伸縮連桿，所述電動可伸縮連桿與所述儲能單元電連接。

6.根據(jù)權利要求1所述的輔助行走車，其特征在于，所述控制器還具有開關，所述開關具有關機、前進輔助和后退輔助三檔。

7.根據(jù)權利要求1所述的輔助行走車，其特征在于，所述驅動輪上設有用于檢測轉速的霍爾傳感器，當轉速達到一定閾值時所述控制器控制所述驅動輪制動。

8.一種輔助行走車的控制方法，其特征在于，應用于如權利要求1至7中任一項所述的輔助行走車，所述方法包括：

獲取所述輔助行走車的姿態(tài)數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述姿態(tài)數(shù)據(jù)確定施加在所述輔助行走車的驅動輪上的驅動力大小，使用PWM方式模擬調節(jié)控制驅動電機母線電壓，從而控制所述驅動輪，并使用霍爾信號檢測所述驅動輪的速度，控制器通過霍爾信號變化檢測所述輔助行走車的速度，同時計算加速度，并通過PWM占空比來給所述驅動電機供給電壓，在占空比的高電平期間，根據(jù)霍爾信號來開通相應的上橋臂和下橋臂，在占空比的低電平期間，關斷所有橋臂，避免反電動勢形成反向電流起到制動作用；在所述控制器監(jiān)測到加速度大于設定值時，所述控制器停止給所述驅動電機供給電壓，將所述驅動電機UVW三相短接，利用反電動勢產(chǎn)生電流來制動；

所述根據(jù)所述姿態(tài)數(shù)據(jù)確定施加在所述輔助行走車的驅動輪上的驅動力大小，包括：

當所述姿態(tài)數(shù)據(jù)為水平狀態(tài)時以第一驅動力控制驅動輪；

當所述姿態(tài)數(shù)據(jù)為仰起狀態(tài)時以第二驅動力控制驅動輪；

當所述姿態(tài)數(shù)據(jù)為俯下狀態(tài)時以第三驅動力控制驅動輪，其中所述第三驅動力小于所述第一驅動力，所述第一驅動力小于第二驅動力；

當檢測到加速度超過預設閾值時進行制動；

所述輔助行走車在給與向前行進的輔助力時，車體上坡電壓給與為(F0*tanθ+mg*sinθ)*factor1+(F0+mg*cosθ)*factor0，車體下坡時電壓給與為(F0*tanθ+mg*sinθ)*factor1-(F0+mg*cosθ)*factor0，其中，F(xiàn)0為壓力計實時測得的壓力值，θ為霍爾傳感器實時測得的車體傾角，mg為車體重量，factor0為摩擦力克服系數(shù)，factor0＝a/mg，式中a為實測獲得的電壓值，factor1為所述驅動電機抱死時電壓與水平方向輸出力的關系因子。