[发明专利]一种带有取物功能的轮椅的取物控制方法

说明书

本发明公开了一种带有取物功能的轮椅的取物控制方法，带有取物功能的轮椅包括电动轮椅、类人机械臂和轮椅控制系统，轮椅控制系统包括眼动仪、微型计算机、摄像头和麦克风；所述取物控制方法包括步骤：一、残疾人坐在电动轮椅上佩戴眼动仪；二、残疾人先对着麦克风说出想要取什么物品，再注视轮椅要到达的位置；三、轮椅控制系统控制电动轮椅从当前位置到达轮椅要到达的眼睛注视点的位置；四、得到残疾人说出的想要取的物品，并确定出目标信息的中心坐标；五、轮椅控制系统控制类人机械臂到达所取物品的位置并进行取物。本发明设计新颖合理，控制精度高，使电动轮椅和类人机械臂能够自动协助残疾人取物，将为残疾人生活提供极大便利，实用性强。

技术领域

本发明属于智能控制技术领域，具体涉及一种带有取物功能的轮椅的取物控制方法。

背景技术

轮椅是康复的重要工具，它不仅是肢体残疾者的代步工具，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，老年人及残疾人使用轮椅已经非常普遍。现代科技的进步也使得轮椅得到了很大的发展，出现了电动轮椅、GPS电动轮椅、特制轮椅、运动轮椅等多功能轮椅，电动轮椅的出现给人们提供了自动代步、按摩、高度调节和爬坡功能，满足了更多人的需求。智能轮椅目前已有大量研究，但其自由度少，功能有限如匹兹堡大学Cooper等人制作的手动激活助力轮椅、日本Keigo Shiral等人开发的Glimmer全方位轮椅。将轮椅和机械臂结合起来使用可增加其通用性。

现有轮椅机械臂大致分为以下两种，一种需要人对外部设备进行手动操作，不适用于完全不能行动的残疾人，而且患者在出行时，被其他事物所吸引注意力后，当遇到突发情况时如果反应不够迅速，不能及时操纵轮椅的移动，就会有巨大的安全隐患存在。如荷兰Exact Dynamics公司生产的轮椅机械臂系统iRAM，但是这一系统的机械臂控制方式为16键的软键盘配合一个2D操作杆，用户需要切换各关节的控制来实现机械臂的运动；加拿大Kinova公司发布的产品JACO控制方式以操作杆操作为主。另一种则是由机器去料理人的生活，鲜有人机交互，不能照顾到使用者的感受，如定时电动轮椅机械臂。

在现有的眼动控制(视觉跟踪控制)轮椅的移动中，从检索出的文献中发现，在目前眼动控制轮椅中有两篇具有代表性的论文。第一篇，杭州电子科技大学2014级周婷婷的硕士毕业论文《基于有意眼动控制电动轮椅的研究》，该论文中将眼动控制这块用收集眼部电信号的方法来识别眼睛的运动方向，不够快捷方便；第二篇，国防科学技术大学2015级袁春兴的硕士毕业论文《基于眼动的人机自然交互》，该论文中可以短距离内将眼动控制轮椅，但是一旦当患者注视的位置较远时，就不能让轮椅自动的去进行路径规划和自主移动。

现有技术中，还缺乏设计合理、实用性强、使用效果好的带有取物功能的轮椅及其取物控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理、实现方便、能够自动协助残疾人取物、实用性强、使用效果好、便于推广使用的带有取物功能的轮椅。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种带有取物功能的轮椅，包括电动轮椅，还包括类人机械臂和轮椅控制系统，所述类人机械臂安装在电动轮椅的右前方，所述轮椅控制系统包括供坐在电动轮椅上的残疾人佩戴的眼动仪和安装在电动轮椅座位底部的微型计算机，所述电动轮椅的顶部安装有高度可调的滑杆，所述滑杆上安装有摄像头，所述眼动仪的输出端和摄像头的输出端均与微型计算机的输入端连接，所述电动轮椅上设置有电动轮椅控制器和用于驱动电动轮椅电机的轮椅电机驱动模块，所述类人机械臂上设置有类人机械臂控制器、用于对类人机械臂的位置进行实时检测的类人机械臂位置传感器和用于驱动类人机械臂电机的机械臂电机驱动模块，所述轮椅电机驱动模块与电动轮椅控制器的输出端连接，所述类人机械臂位置传感器与类人机械臂控制器的输入端连接，所述机械臂电机驱动模块与类人机械臂控制器的输出端连接，所述电动轮椅控制器和类人机械臂控制器均与微型计算机相接，所述微型计算机上还接有用于拾取人的声音信号的麦克风，所述麦克风安装在类人机械臂上。