[发明专利]一种具有体征监测功能的多模态人机交互智能轮椅系统

摘要

本发明公开了一种具有体征监测功能的多模态人机交互智能轮椅系统，尤其是涉及人机交互技术和体征监测领域，多种交互方式供有不同需求的用户选用，同时具备心率监测功能。该智能轮椅主要包括机械结构部分、人机交互部分、核心控制部分、辅助功能部分和电机驱动部分。人机交互部分包含头动控制模块、手势控制模块、红外遥控模块、语音控制模块、摇杆控制模块和按键模块。辅助功能部分包括OLED显示模块、心率检测模块、翻倒检测模块、距离检测模块、蜂鸣器报警模块、无线通信模块和红外接收模块。本发明可通过多种人机交互方式实现控制轮椅的进退、左右转、加减速和停止等运动。配合辅助功能实现智能化控制，提升安全性。

主权项

1.一种具有体征监测功能的多模态人机交互智能轮椅系统，其特征在于：该系统包括机械结构部分、人机交互部分、核心控制部分、辅助功能部分和电机驱动部分；所述人机交互部分包括：头动控制模块、手势控制模块、红外遥控模块、语音控制模块、摇杆控制模块和按键模块；所述辅助功能部分包括：OLED显示模块、心率检测模块、翻倒检测模块、距离检测模块、蜂鸣器报警模块、无线通信模块和红外接收模块；所述语音控制模块、摇杆控制模块、按键模块、OLED显示模块、心率检测模块、翻倒检测模块、距离检测模块、蜂鸣器报警模块、无线通信模块、红外接收模块和电机驱动部分分别与所述核心控制部分连接；所述的头动控制模块固定在可松紧调节的发带上，可将发带佩戴于头部，此时头动控制模块固定在头部右耳侧上方；头动控制模块包括：控制单元1、无线通信单元1、头动检测单元、LED指示单元1和电源单元1；头动控制模块中电源单元1分别连接LED指示单元1、头动检测单元、无线通信单元1和控制单元1，并给各单元供电；控制单元1分别连接LED指示单元1、头动检测单元和无线通信单元1；所述头动检测单元为由陀螺仪与加速计组合的六轴传感器，控制单元1从头动检测单元读取头部姿态数据来分析头动指令；LED指示单元1为RGB指示灯，可发出红、绿和蓝三种颜色光，每种颜色分别用来指示系统的不同状态，控制单元1控制LED的亮灭状态；无线通信单元1的核心为低功耗蓝牙芯片，可以与辅助功能部分的无线通信模块进行连接；所述的手势控制模块固定在可松紧调节的护腕上，可将护腕佩戴于手腕处，手势控制模块放置在手腕上方；所述的手势控制模块包括：控制单元2、无线通信单元2、手势检测单元、LED指示单元2和电源单元2；手势控制模块中电源单元2分别连接LED指示单元2、手势检测单元、无线通信单元2和控制单元2，并给各单元供电；控制单元2分别连接LED指示单元2、手势检测单元和无线通信单元2；所述手势检测单元为由陀螺仪与加速计组合的六轴传感器，控制单元2从手势检测单元读取手势姿态数据来分析手势指令；LED指示单元2为RGB指示灯，可发出红、绿和蓝三种颜色光，每种颜色分别用来指示系统的不同状态，控制单元2控制LED的亮灭状态；无线通信单元2的核心为低功耗蓝牙芯片，可以与辅助功能部分的无线通信模块进行连接；所述的红外遥控模块使用的是红外通信控制轮椅移动，在核心控制部分配置有红外接收模块，核心控制部分通过红外接收模块接收红外遥控模块的数据，通过红外遥控模块上的上下左右和停止按键来分别控制轮椅的进退、左右转和停止等动作；所述的语音控制模块安装在轮椅右扶手表面处，用于对采集的语音进行语音指令识别并为核心控制部分提供控制信号；所述的摇杆控制模块安装在轮椅右扶手表面处，摇杆控制模块可向前后左右拨动来控制轮椅的移动；所述的按键模块安装在轮椅的左扶手表面处，作为人机交互的输入功能；所述的OLED显示模块安装在轮椅的左扶手表面处，OLED显示模块用于显示轮椅的速度等级和心率检测模块检测到的用户心率等信息；所述的心率检测模块为光学心率传感器，可通过手腕测量出人体心率特征参数，心率检测模块安装在轮椅的左扶手表面处，用户可通过按键模块来启动心率检测模块检测用户心率，将用户右手腕内侧放在心率检测模块表面，检测完成后OLED显示模块会显示心率信息；所述的翻倒检测模块采用的是加速度传感器，安装在轮椅机械结构的支架上，可以检测轮椅是否发生翻倒；所述的距离检测模块为超声波传感器，在轮椅前侧和后侧分别安装一个超声波传感器，用来检测轮椅前后距离障碍物的距离，为所述核心控制部分提供减速或停止信号；所述的蜂鸣器报警模块安装在轮椅的右扶手底侧，用于提示用户轮椅翻倒、障碍物距离较近及用户检测心率时心率异常等警告信息；所述的无线通信模块的核心为低功耗蓝牙芯片，无线通信模块可与头动控制模块的无线通信单元1和手势控制模块的无线通信单元2连接，进行数据的无线传输；所述的红外接收模块安装在轮椅的右扶手表面处，核心控制部分通过红外接收模块接收红外遥控模块的数据。