技术领域
[0001] 本发明涉及轮椅平衡性检测技术领域，特别涉及一种用于轮椅车辆的稳定性检测装置与方法。
相关背景技术
[0002] 轮椅车辆是肢体残障患者和年老体弱者的重要交通及康复工具，肢体残障患者不仅可以在轮椅车辆的辅助下自由活动，而且更重要的是他们借助轮椅车辆可以进行身体锻炼以及参与社会活动，因此轮椅车辆对提高肢体残障患者和年老体弱者的生活和工作质量均起着积极的作用。
[0003] 然而，随着轮椅车辆使用者的增加，由轮椅引起的事故也随之增加。据统计，全球使用轮椅车辆者约为6700万，约占全球总人口的1％。每年有超过10％的轮椅车辆使用者在使用轮椅过程中发生事故，其中65-80％的事故是由轮椅车辆稳定性不足导致的，而且这些事故近年来持续在增长。
[0004] 因此，轮椅车辆的稳定性对轮椅使用者的安全至关重要。造成这些事故的归结因素是轮椅车辆负载重心的位置发生了改变，如果重心位置越过了平衡临界范围，就会导致轮椅因不稳定而倾翻。
[0005] 目前，轮椅车辆的稳定性评测只能够依靠平衡板来测量，并且只能得到各个车轮与地表接触点在垂线方向上的力及其接触点的坐标这两个参数。但是如何依据这两个参数，将轮椅车辆的稳定性评测的相关信息计算出来(包括轮椅各车轮之间的距离、轮椅车辆负载的中心点及轮椅车辆的重心点等)，用于判定轮椅车辆的稳定性是非常必要的。
[0006] 在现有的技术中，轮椅车辆的稳定性评测有以下缺点：1、轮椅车辆各个车轮间的距离仍需要手工测量得到，费时且消耗人力。2、轮椅车辆的负载的中心点及轮椅车辆的重心点也只能通过实验室精密的仪器和电脑软件建模计算得到，过程繁琐复杂，并且检测费用较高，不利于学校科研和企业研发。3、轮椅车辆在运动过程中实时重心变化曲线更是无法简单测得，无法科学合理地衡量轮椅车辆平衡性的变动情况。目前尚无一种全面且综合的用于轮椅车辆的稳定性检测法。因此，发明一种用于轮椅车辆的稳定性检测方法与装置对轮椅车辆的生产和使用的安全性和有效性进行评估，具有非常重要的意义。
具体实施方式
[0034] 为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
[0035] 参见图1和图2，本发明是：一种轮椅稳定性检测装置，其中，包括由矩形工作面板 1，位于矩形工作面板1下方，自上而下依次设置的矩形上固定板2，矩形电路安置板3和矩形底板4，构成的平衡面板，在矩形上固定板2与矩形电路安置板3之间的每个角处各设有一个传感器5，在矩形上固定板2的两端各开设有一个U型槽口20，在与U型槽口20相对应的矩形底板4上连接有手柄6。
[0036] 传感器5通过连接结构7安装在矩形上固定板2与矩形电路安置板3之间；连接结构7包括圆心处开设有锁紧孔700的橡胶柱70，依次位于橡胶柱70下方的隔板
701 和垫板702，传感器5位于橡胶柱70与隔板701之间；传感器5上预设有凹槽704，在凹槽
704外侧设有若干螺栓孔，凹槽704的开口内设有与橡胶柱70圆心处的锁紧孔700相对应的连接孔703。
[0037] 垫板702上开设若干个与传感器5上的螺栓孔相对应的固定孔，在垫板702一边开设有半圆弧状固定槽7020。
[0038] 隔板701上均匀布置有分别与垫板702上的固定孔或传感器5的螺栓孔相对应的安装孔。
[0039] 锁紧孔700中容纳有连接栓8，连接栓8依次贯通连接孔703和半圆弧状固定槽7020。矩形工作面板1，矩形上固定板2，矩形电路安置板3，矩形底板4，以及连接结构7依次由螺栓固定连接。
[0040] 本发明还提供了一种轮椅稳定性检测装置的检测方法，其中，包括以下步骤：步骤一，所述平衡面板的中心点为坐标原点，a、b分别为所述平衡面板的长和宽，
设定作用在所述平衡面板上的负载质量为M，作用点坐标为(x,y)，测得四个传感器5的值分别为m1,m2,m3,m4,通过m1,m2,m3,m4,可得出M、x和y，
可计算得到M为：
M＝m1+m2+m31.+m4
由力矩平衡规律得x、y分别为：
y则可以通过下式计算：
所述平衡面板上的负载及坐标的模型建立后，计算落在所述平衡面板上的轮椅车轮垂直方向的力，以及力的作用点坐标；
步骤二，相邻两个轮椅车轮在所述平衡面板上负载坐标点之间的距离计算，
设定轮椅的一个车轮编号为#1，在所述平衡面板上的负载和坐标分别为M1，(x1,y1)，另一个车轮编号为#2，在所述平衡面板上的负载和坐标为M2，(x2,y2)，所述平衡面板的坐标原点O1和O2之间的距离为L；两个车轮间的距离为D，
则这两个车轮间的距离D可计算得出：
步骤三，轮椅的中心点计算，
当轮椅的四个车轮分别落在四个所述平衡面板上时，通过四个平衡面板检测到的负载里及其坐标，可计算出轮椅的重心在所述平衡面板上的投影点的坐标，所述投影点的坐标为中心点COP；
由四个相同的所述平衡面板整齐布置，可组成系统的坐标系，在X轴方向，两个所述平衡面板之间距离为L，在Y轴方向两个所述平衡面板之间的距离为H，轮椅的四个车轮分别落在四个所述平衡面板上，测量并计算得出轮椅四个车轮在各个平衡面板上的负载分别为M1、 M2、M3和M4，坐标分别为：(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)和(x4,y4)，计算轮椅质量Mc，以及其重心在以第一个所述平衡面板的原点O1为原点的坐标系中的投影点COP(xc,yc)，轮椅的质量Mc可以由下式计算得：
MC＝M1+M2+M3+M4
根据力矩平衡，由下式计算得xc、yc：
由上式求出COP(xc,yc)后，分析(xc,yc)与坐标点：(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)和 (x4,y4)的位置关系，若(xc,yc)落入坐标点：(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)和(x4,y4) 的范围之内，可判断轮椅稳定；
步骤四，轮椅重心点计算，
轮椅的重心点坐标为COG(xc,yc,zc)，轮椅在水平位置时重心的高度h，轮椅绕X轴或 Y轴转动的角度，可得出轮椅的重心点坐标为(xc,yc)；以坐标原点O为旋转中心，将轮椅沿Y轴逆时针旋转一定的角度，再次计算轮椅的新的中心点为COP’(x’c,y’c)，即可计算出h，计算出轮椅在水平位置时的重心的高度h后，通过实时计算轮椅的COP(xc,yc)，并测量轮椅在X轴投影的角度或Y轴上的投影角，可计算轮椅的实时重心COG(xc,yc,zc)；由于COP(xc,yc)可得出轮椅重心在Z轴上的坐标zc，得求出COG(xc,yc,zc)，通过角度传感器可测得轮椅所在的平面与水平面的夹角度，得出
可计算出轮椅在运动过程中的实时重心变化曲线。
[0041] 步骤一中的所述传感器5为H型电桥感应电路，H型电桥感应电路的输出端连接有运算放大器，运算放大器的输出端连接有A/D转换器，A/D转换器的输出端连接有单片机。步骤三中M1、M2、M3和M4与所述步骤三中M相等。
本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
