[发明专利]高位截瘫患者头动控制电动轮椅辅助系统

说明书

本发明公开一种高位截瘫患者头动控制电动轮椅辅助系统，具有使用者头戴的信号采集及指令发送器和安装于轮椅上的终端控制工作箱，两者间通过无线通讯。信号采集及指令发送器中具有姿态传感器，获取头部位置姿态角；通过发送端主控板生成运动指令信号。终端控制工作箱具有转轴，转轴内安装齿条结构推杆，由舵机驱动横向运动，推动电动轮椅摇杆运动；转轴通过舵机驱动转动，使推杆随之转动，可实现电动轮椅摇杆的推动方向控制。终端控制工作箱根据运动指令信号，生成舵机运动指令，控制舵机运动。本发明可直接安装在电动轮椅上，可与电动轮椅操纵摇杆友好交互，对市面上大部分电动轮椅兼容。

技术领域

本发明提出一种基于头部偏动动作信号捕捉与蓝牙遥控相融合的嵌入式电动轮椅智能辅助控制系统，主要面向高位截瘫患者、严重中风患者等残障人士，属于智能硬件范畴。

背景技术

我国残疾人数量众多，在2007年时就已达8296万人次，其中肢体残疾者数量占比较大，他们的日常出行存在诸多不便。轮椅作为他们出行的代步工具，能满足轻度残疾者自主出行的需求，但对于高位截瘫患者等重度残疾者，常见轮椅无法满足他们的需求。

现代常见轮椅一般有以下几种：

(1)普通轮椅:普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置及座靠四部分组成。手摇轮椅在普通轮椅基础上，增加手摇装置。优点是较为轻便、便宜，但是需要使用者手动转动车轮或监护人辅助推动，比较消耗体力、操作不便。

(2)特殊型轮椅：功能比较齐全，不仅可残疾人代步工具，同时还具备其它功能。它包括：高靠背可躺式轮椅、电动轮椅、座厕轮椅等。其中电动轮椅应用最为普遍，它在普通轮椅基础上配置了电子操控系统后更加便于操作和人性化。

(3)新型智能轮椅：此类轮椅基于脑电波、肌电接口、语音识别、人脸识别、表情识别等方式，旨在提供一种更为友好交互的轮椅，但由于其成本昂贵，目前仍停留在实验室阶段。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种高位截瘫患者头动控制电动轮椅辅助系统，是一种基于头部偏动动作信号捕捉与蓝牙遥控相融合的嵌入式电动轮椅智能辅助控制系统，以其简洁高效的二自由度机械操纵结构，普适用于目前市面上绝大多数电动轮椅，以其友好、准确的双运动控制模式，使得高位截瘫患者、严重中风患者等残障人士可独立自主操纵电动轮椅实现代步功能，也可让监护人通过移动端控制器手机、笔记本与系统连接，实现实时数据交互，完成对轮椅的控制。

本发明高位截瘫患者头动控制电动轮椅辅助系统，包括使用者头戴的信号采集及指令发送器和安装于轮椅上的终端控制工作箱，两者间通过无线通讯。

所述信号采集及指令发送器中具有姿态传感器，获取头部位置姿态角；通过发送端主控板生成运动指令信号。

所述终端控制工作箱具有转轴，转轴内安装有平移驱动电机与齿条结构推杆；推杆端部设计由推板；使推板与电动轮椅摇杆接触。推杆由平移驱动电机通过齿轮齿条驱动方式驱动横向运动，进而推动电动轮椅摇杆运动。转轴由旋转驱动舵机驱动转轴，推杆随转轴一并转动，实现电动轮椅摇杆的推动方向控制。

终端控制工作箱根据运动指令信号，生成平移驱动舵机与旋转驱动舵机运动指令，控制平移驱动舵机与旋转驱动舵机运动。

本发明的优点和积极效果在于：

(1)本发明高位截瘫患者头动控制电动轮椅辅助系统，普适应性高，可通过固定装置直接安装在电动轮椅上，可与电动轮椅操纵摇杆友好交互，对市面上大部分电动轮椅兼容。

(2)本发明高位截瘫患者头动控制电动轮椅辅助系统，具有2自由度的独创机械结构，结构简洁高效、可靠性高；

(3)本发明高位截瘫患者头动控制电动轮椅辅助系统，具有友好、准确的双运动控制模式，实现使用者独立控制与蓝牙辅助控制快速切换。

附图说明