[發明專利]一種帶機械臂的自平衡輪椅

在審

• 申請號: 202211238886.4
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN116077283A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 辛桂陽;劉琛;郭栩銘;曾繁練;張澗;王思博;覃開蓉
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: A61G5/04
• 分類號: A61G5/04;A61G5/10;B25J9/08;B25J9/16;B25J15/08;B25J18/00;B25J19/02;G10L15/22;H04N23/90
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產權代理有限公司 21102
• 代理人: 許明章;王海波

本發明公開了一種帶機械臂的自平衡輪椅，屬于醫療器械領域。包括輪椅椅背、底座、扶手、車輪、腳托、六自由度機械臂、操作搖桿、麥克風、攝像頭、電氣盒和電池，通過電機驅動輪椅和機械臂進行運動，保持輪椅自平衡狀態，同時，加入語音識別模塊、路徑規劃模塊，使用者可選擇全自主驅動模式或半自主驅動模式，全自主驅動模式即語音控制輪椅和機械臂運動，半自主模式即操作搖桿控制輪椅和機械臂的運動，攝像頭和路徑規劃模塊輔助完成精準抓取和輪椅避障任務。豐富了輪椅功能的多樣性，提高了使用者的自理能力，解決了現有技術中輪椅功能單一的問題。

技術領域

本發明屬于醫療器械領域，具體地說，本發明設計一種帶機械臂的自平衡輪椅。

背景技術

目前，隨著老年人和殘疾人數量的不斷增加，輪椅作為代步工具受到廣泛關注。普通輪椅需要使用者自己轉動把手或者需要他人幫助使用，使用者行動受限、較為不便，因此安全、智能化的輪椅就顯得格外重要。人們嘗試設計了不同智能輪椅，并進行了有益探索：

彭海軍等人(參考文獻：彭海軍,楊朝中,楊浩.一種帶有連續型機械臂的養老輔助智能輪椅[P].遼寧省：CN114587806A,2022-06-07.)采用電動四輪輪椅和連續型機械臂幫助老年人完成指定位置抓取物品等日常生活操作。鄭柏陽等人(參考文獻：鄭柏陽,張天海,姚麗,陳少克,陳思源,陳志勇,宋盼盼,李志杰,劉萬鑫,劉俊杰,耿至鍇.一種智能輪椅[P].廣東省：CN114392067A,2022-04-26.)在輪椅中增加攝像頭和語音識別模塊，使用人工智能算法識別用戶指令，并生成控制指令，用戶通過下達指令即可完成輪椅運動。

上述方法多采用四輪輪椅，遇到地面坑洼以及上下臺階問題時，無法有效保持其穩定性；通過指令控制輪椅運動，無法完成自主避障等；上述方法或通過語音指令進行全自主控制，或直接使用輪椅操縱桿進行半自主控制，使用時都有一定局限性。

不同于上述方法，本專利使用兩輪輪椅可以實現上下臺階，自平衡系統保證輪椅時刻處于穩定平衡狀態，通過機械臂代替人手完成一系列操作，實現輪椅智能化，選擇全自主控制和半自主控制相結合的控制方法，為使用者提供更多的選擇，使用者可以隨時切換操作方式，提高了使用者的自理能力，極好地滿足老年人和殘疾人的出行需求。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有技術存在的缺陷，在輪椅上集成機械臂，加入視覺導航定位系統，改變傳統四輪電動輪椅為兩輪自平衡輪椅，采用智能控制技術輔助使用者的移動和操作，提供一種帶機械臂的自平衡輪椅。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種帶機械臂的自平衡輪椅，包括底座1、椅背2、扶手3、車輪4、可伸縮桿5、腳托6、電氣盒7、第一電機8、第二電機9、操作搖桿10、六自由度機械臂11、兩指型操作手12、攝像頭A13、攝像頭B14、電池15、麥克風16和傾角傳感器17；

所述椅背2設置在底座1后側，所述車輪4共兩個，分別通過第一支撐桿連接設置在底座1下方，所述扶手3豎直設置在底座1兩側，所述腳托6通過可伸縮桿5連接在底座1前側下方，所述六自由度機械臂11連接于右側的扶手3末端，六自由度機械臂11垂直于扶手3設置，所述操作搖桿10連接在右側的扶手3上，位于六自由度機械臂11的前側，所述麥克風16設置在右側的扶手3上，位于操作搖桿10前側，所述電氣盒7設置在底座1下方的第一支撐桿上，所述攝像頭B14設置在左側的扶手3下側，所述電池15設置于椅背2的背部，所述傾角傳感器17設置于底座1的下側，兩指型操作手12設置于六自由度機械臂11的末端；兩指型操作手12與六自由度機械臂11的連接處設置攝像頭A13。

所述的電氣盒7分別與第一電機8、第二電機9、操作搖桿10、六自由度機械臂11、兩指型操作手12、攝像頭A13、攝像頭B14、電池15、麥克風16、傾角傳感器17相連，電氣盒7用來控制設備中各個部件的運行；電氣盒7包括操作搖桿接收模塊、語音識別模塊、角度測量模塊、路徑規劃模塊和控制單元。