[发明专利]一种具有双驱动模式的轮椅

说明书

技术领域

本发明涉及轮椅领域，尤其涉及一种具有双驱动模式的轮椅。

背景技术

轮椅是康复的重要工具，它不仅是肢体伤残者的代步工具，更重要的是使他们借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动。现在的轮椅大多数都是需要别人推，才可以前进、转弯、后退等动作，残疾人坐在上面，如果没人帮忙，也只有用手推着轮子前进或后退，手推轮椅机械化程度低并且使用不便。

采用电动控制轮椅的运动无疑比手推式轮椅更加便利，然而，普通的驱动方式大多采用前被动轮加后驱动轮的形式，这种类型轮椅的一个很大缺陷是回转半径太大，而在现实生活中，许多轮椅使用者的活动范围有限，过大的回转半径造成轮椅使用不便，必要时必须多次进行后退动作才可以转弯。

此外，普通轮椅通过手推进行控制，而电动轮椅可以采用机械式的按钮进行控制，但是，这两种控制方法都不够人性化和智能化，在图像识别技术日益发达的今天，通过手势识别来发送控制指令不失为一种既轻松又有趣味性的控制方式，而采用图像深度信息进行手部分割只与手和摄像头之问的距离有关，故对背景干扰的鲁棒性较强，且所需的计算量也不大，足以满足轮椅控制实时性的要求。

发明内容

为此，本发明提供了一种具有双驱动模式的轮椅，本发明利用三维摄像机和图像识别算法，实现了用手势控制轮椅，通过设计两种驱动模式，使得轮椅转弯时的回转半径大大降低，增大的轮椅的使用范围，同时使得轮椅具备智能化的特点。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种具有双驱动模式的轮椅，包括车轮组、座椅、电磁离合器、电机系统、角度检测器、三维摄像机和单片机，

所述车轮组包括驱动轮和从动轮，所述从动轮位于所述座椅底部的四个边角，所述驱动轮位于所述座椅底部中心，所述驱动轮具有回转轴，

所述三维摄像机获取用户的深度图，并将所述深度图传输至单片机，

所述单片机根据所述深度图识别用户手势，从而获取用户指令，根据用户指令协调电磁离合器、电机系统和角度检测器协调工作，

所述电机系统用于控制所述轮椅的运动状态，所述电磁离合器打开与关闭能够实现所述电机系统的两种驱动模式，所述角度检测器用于检测所述驱动轮相对于所述座椅的偏移角度。

优选的，所述三维摄像机包括红外线发射器和红外线摄像机，所述红外线发射器发出红外光覆盖用户所在区域，同时红外线CMOS摄影机接收反射光线得到深度图.在所述深度图中，离摄像头近的物体呈现亮色彩，反之则呈现暗色彩。

优选的，所述单片机根据所述深度图的亮度把用户做出的手势提取出来，生成目标图像，然后对所述目标图像进行二值化，并根据所述二值化后的图像进行目标识别，并获取所述目标对应的用户指令。

优选的，所述电磁离合器通过打开或关闭控制所述驱动轮的回转轴，从而实现两种驱动模式，所述电磁离合器打开时，所述驱动轮与所述座椅分离，所述驱动轮可以进行原地旋转；所述电磁离合器闭合时，强制所述驱动轮与所述座椅合二为一并且所述驱动轮与所述座椅的方向一致。

优选的，所述电机系统包括直流伺服电机，所述伺服电机与所述驱动轮数量一直，为一一对应关系。

优选的，所述直流伺服电机通过减速装置带动，所述轮椅的转弯动作通过所述直流伺服电机的差动来实现。

优选的，当电磁离合器由打开状态切换至闭合状态时、所述轮椅重新使用时或所述轮椅停止使用后，所述角度检测器监测所述驱动轮相对于所述座椅的偏移角度，并将所述偏移角度传输至所述电机系统，由所述电机系统控制，保证所述驱动轮与所述座椅的方向一致。

优选的，所述驱动轮数量为两个。

优选的，所述用户指令包括前进、后退、左转、右转、停止、选择电磁离合器打开模式和选择电磁离合器闭合模式。

优选的，所述用户手势为静止状态的手势。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种具有双驱动模式的轮椅，本发明利用三维摄像机和图像识别算法，实现了用手势控制轮椅，这种控制方式通过提取深度信息实现，而深度信息只与手和摄像头之间的距离有关，因此这种控制方式具有很高的鲁棒性。通过设计两种驱动模式，使得轮椅转弯时所必需的回转半径大大降低，增大的轮椅的使用范围，同时使得轮椅具备智能化的特点。

附图说明

图1是一种具有双驱动模式的轮椅的车轮组结构图。

其中：1-驱动轮，2-从动轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。