[發(fā)明專(zhuān)利]電動(dòng)輪椅及其手柄控制方法、手柄系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011244362.7
• 申請(qǐng)日: 2020-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112274340B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱長(zhǎng)建;史金飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): A61G5/04
• 分類(lèi)號(hào): A61G5/04;A61G5/10
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明提供一種電動(dòng)輪椅及其手柄控制方法、手柄系統(tǒng)，所述控制方法只允許操縱手柄使能時(shí)有手柄信號(hào)輸出，主動(dòng)控制誤碰手柄造成電動(dòng)輪椅行駛或轉(zhuǎn)向的風(fēng)險(xiǎn)；能夠自動(dòng)檢測(cè)操縱手柄短路、斷路等故障，操縱手柄故障時(shí)無(wú)動(dòng)作輸出；當(dāng)超過(guò)手柄正常操縱力時(shí)自動(dòng)控制電動(dòng)輪椅不輸出危險(xiǎn)行駛信號(hào)，從而提升電動(dòng)輪椅的操控安全性，避免引起輪椅使用者的恐慌，甚至?xí)?lái)電動(dòng)輪椅失控的風(fēng)險(xiǎn)。由于電動(dòng)輪椅行駛安全是依靠控制器設(shè)定的控制算法完成的，硬件成本低，能夠主動(dòng)防止操縱風(fēng)險(xiǎn)，使用者操作簡(jiǎn)單，易于推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種電動(dòng)輪椅及其手柄控制方法、手柄系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電動(dòng)輪椅是在傳統(tǒng)手動(dòng)輪椅的基礎(chǔ)上，疊加高性能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置、智能操縱裝置、電池等部件，改造升級(jí)而成的，是行動(dòng)不便人員出行的重要輔助工具。電動(dòng)輪椅。現(xiàn)有技術(shù)電動(dòng)輪椅的行駛和轉(zhuǎn)向，是通過(guò)操控電控手柄在某一方向?qū)崿F(xiàn)的。操縱手柄內(nèi)安裝電位計(jì)，操縱時(shí)改變電位計(jì)的阻值測(cè)量出手柄動(dòng)作的百分比，百分比越大，轉(zhuǎn)向角度或/和行駛車(chē)速越大。

現(xiàn)有技術(shù)存在三種風(fēng)險(xiǎn)：第一是因?yàn)檩喴问褂谜卟皇窍Ｍ倏v輪椅時(shí)的誤碰操縱手柄，造成操控手柄的操縱百分比變化，非主觀意識(shí)的行駛或轉(zhuǎn)向；二是在使用者操縱時(shí)肢體協(xié)調(diào)不好、緊張、操縱錯(cuò)誤、遇到危險(xiǎn)等情況下，操作者容易把手柄推到一個(gè)方向的極限，而且越緊張?jiān)接昧Γ蝗且坏┎倏v手柄短路或斷路，控制器獲取的操縱百分比為0或者100％，使電動(dòng)輪椅向一個(gè)操縱以最大值運(yùn)動(dòng)。以上三種非主觀意識(shí)的危險(xiǎn)操縱，會(huì)引起輪椅使用者的恐慌，甚至?xí)?lái)電動(dòng)輪椅失控的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明旨在提供一種電動(dòng)輪椅及其手柄控制方法、手柄系統(tǒng)，通過(guò)在操縱手柄上進(jìn)行操縱力分級(jí)、行程限位的方法，利用控制器分析電動(dòng)輪椅的操縱意圖和行駛風(fēng)險(xiǎn)，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)避免電動(dòng)輪椅非主觀意識(shí)的危險(xiǎn)操縱。

技術(shù)方案：本發(fā)明電動(dòng)輪椅的手柄控制方法，包括以下步驟：

(1)電動(dòng)輪椅通電后，首先判斷手柄使能開(kāi)關(guān)是否有效：當(dāng)手柄使能開(kāi)關(guān)有效時(shí)，此時(shí)手柄輸出有效，否則手柄實(shí)際輸出信號(hào)k＝0，電動(dòng)輪椅無(wú)行駛動(dòng)作；

(2)在使能開(kāi)關(guān)有效時(shí)，讀取手柄操縱百分比α，α為0～100％(例如，α＝0表示左轉(zhuǎn)向則α＝100％表示為右轉(zhuǎn)向，α＝50％時(shí)手柄在中位，不輸出信號(hào))，如果超過(guò)限位極限設(shè)定值范圍α_min0～α_max0，則判斷為手柄故障，輸出故障報(bào)警信息，同時(shí)k＝0，電動(dòng)輪椅無(wú)行駛動(dòng)作，其中，α_max0為限位極限設(shè)定的最大值，α_min0為限位極限設(shè)定的最小值；

在使能開(kāi)關(guān)有效時(shí)，讀取手柄操縱百分比α，如果α超出有效操縱范圍α_min～α_max，但未達(dá)到限位極限設(shè)定值，則k＝0，電動(dòng)輪椅無(wú)行駛動(dòng)作，其中，α_min為最小有效操縱值，α_max為最大有效操縱值；

(3)手柄操縱百分比α不在有效操縱范圍和限位極限設(shè)定值范圍內(nèi)，如果50％-Δα≤α≤50％+Δα，則手柄在死區(qū)，則k＝0，手柄無(wú)輸出，其中，Δα中位死區(qū)偏差；

(4)當(dāng)手柄操縱百分比α均不在有效操縱范圍、限位極限設(shè)定值范圍及死區(qū)內(nèi)，手柄按操縱方向成比例輸出，控制電動(dòng)輪椅行駛動(dòng)作。

所述手柄按操縱方向成比例輸出的算法為：

(2)如果α_min＜α＜50％-Δα，操縱手柄正向輸出，實(shí)際輸出百分比

k＝2.5×(50％-Δα-α)；

(2)如果50％+Δα＜α＜α_max，操縱手柄負(fù)向輸出，實(shí)際輸出百分比

k＝2.5×(α50％-Δα)。