多模式操控智能輪椅平臺(tái)

摘 要：對(duì)于出現(xiàn)健康問(wèn)題的老人或因某些原因行動(dòng)不便乃至無(wú)法自行行走的特殊群體，不能由自己進(jìn)行某些生活日?；顒?dòng)，多模式操控智能輪椅平臺(tái)為解決這一問(wèn)題展開設(shè)計(jì)方案。由于科技的快速進(jìn)步，即使沒(méi)有他人的照料，殘疾人或行動(dòng)不便的老人也能依靠工具實(shí)現(xiàn)自己的活動(dòng)，如智能輪椅，輔助行走機(jī)器人。本設(shè)計(jì)的多模式操控智能輪椅平臺(tái)，依靠單片機(jī)作為主控制器，由大量傳感器，如超聲波傳感器，光學(xué)傳感器，紅外線傳感器等實(shí)現(xiàn)對(duì)外部環(huán)境的信號(hào)交換，以此實(shí)現(xiàn)避障功能。多模式操控智能輪椅平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)三種控制使其行動(dòng)，語(yǔ)音控制，手動(dòng)控制，自動(dòng)巡航。

關(guān)鍵詞：智能輪椅;避障;單片機(jī);多模式

對(duì)于行動(dòng)不便的殘疾人士，為此專門設(shè)計(jì)了輪椅這一輔助工具為解決日常生活基本問(wèn)題。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，全球有1%的人，也就是6000多萬(wàn)人坐輪椅進(jìn)行活動(dòng)。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，大概3000多萬(wàn)人都有相關(guān)行動(dòng)方面的問(wèn)題，以至于特別需要輪椅這一輔助工具。這一統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知輪椅在日常生活中起到了至關(guān)重要的作用。本設(shè)計(jì)的多模式操控智能輪椅平臺(tái)更是進(jìn)行了多方面的優(yōu)化，如控制，智能等。大大得幫助了殘疾人群和行動(dòng)不便的老年人，實(shí)現(xiàn)了非常一般的重要意義。

對(duì)于日常生活中或工業(yè)領(lǐng)域，用到了很多傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)某些監(jiān)測(cè)反饋控制的輔助功能，為此可以利用到輪椅方面，并且不斷進(jìn)行優(yōu)化，很多設(shè)計(jì)師提出并設(shè)計(jì)了很多不同的智能輪椅。

本設(shè)計(jì)提供了多模式操控的功能，能夠比原來(lái)普通輪椅更加靈活的控制，如語(yǔ)音控制系統(tǒng)，可以利用聲波傳感器將獲取的聲音模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為單片機(jī)能夠處理的電信號(hào)并控制輪椅的行動(dòng)。老年人只需要簡(jiǎn)單的說(shuō)出命令，如前進(jìn)，后退，向左，向右，轉(zhuǎn)彎等簡(jiǎn)單的語(yǔ)音命令就能控制輪椅的前進(jìn)方向，并不需要復(fù)雜的操控。手動(dòng)控制功能，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的按鍵實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

1 系統(tǒng)概述

此款智能輪椅可以由幾個(gè)模塊構(gòu)成，車載電源模塊，行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊，主控模塊，環(huán)境感知模塊。系統(tǒng)整體框圖如圖 1 所示。

1.1 主控模塊

該模塊用于接收運(yùn)動(dòng)指令和發(fā)送環(huán)境感知信息?？梢越邮諄?lái)自超聲波傳感器，語(yǔ)音傳感器的信號(hào)，進(jìn)而控制行動(dòng)單元進(jìn)行動(dòng)作。比如，超聲波傳感器感知前方障礙物距離后發(fā)出信號(hào)，主控模塊接收信號(hào)并進(jìn)行處理控制運(yùn)動(dòng)方向。主控模塊可以控制輪椅行動(dòng)速度和方向，能夠指導(dǎo)輪椅行動(dòng)機(jī)構(gòu)避開障礙物。

1.2 環(huán)境感知模塊

該模塊由各類傳感器構(gòu)成，如光學(xué)傳感器，超聲波傳感器，紅外線傳感器等多種傳感器構(gòu)成環(huán)境感知模塊，并且能夠進(jìn)行障礙物監(jiān)測(cè)，坑口監(jiān)測(cè)，左右物體檢測(cè)等。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，超聲波傳感器能夠通過(guò)聲波傳到物體后，由物體自身的反射回來(lái)的聲波，此間實(shí)現(xiàn)的時(shí)間長(zhǎng)度就能夠計(jì)算前方障礙物的距離。

1.3 車載電源模塊

此車載電源模塊，能夠給多模式操控智能輪椅供電，以保證正常行動(dòng)所需要的能量，車載電源模塊可以采用涓流充電，能夠維持智能輪椅一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間運(yùn)動(dòng)而不需要頻繁充電，減輕行動(dòng)不便的群體的生活問(wèn)題。并且可以以家庭電源220V正常的進(jìn)行充電。

1.4 行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊

行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊用于實(shí)現(xiàn)多模式操控智能輪椅的運(yùn)動(dòng)功能，如，前進(jìn)，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)等前進(jìn)方式。并且在手動(dòng)操控模式下，也能夠?qū)崿F(xiàn)剎車功能。為了能夠避免智能操控模式下出現(xiàn)的突發(fā)問(wèn)題，如智能剎車失靈，能夠由手動(dòng)剎車機(jī)構(gòu)及時(shí)進(jìn)行剎車。

2 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)用于行動(dòng)不便的老年群體和殘疾人士需要的輪椅提供了智能方案的設(shè)計(jì)思路。四個(gè)模塊組成的智能輪椅控制系統(tǒng)能夠更加方便的幫助行動(dòng)不便的人群完成需要的出行方面的基本活動(dòng)。因此，多模式操控智能輪椅平臺(tái)對(duì)人們的生活有著積極重要的意義，并且考慮經(jīng)濟(jì)成本方面的問(wèn)題，此套輪椅設(shè)計(jì)平臺(tái)是可行的。

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作者簡(jiǎn)介

周凌寧（1997—），男，漢族，四川成都，本科，研究方向：機(jī)械電子工程。