技术领域
[0001] 本公开一般涉及医疗器械领域，具体涉及一种智能轮椅及控制方法。
相关背景技术
[0002] 轮椅是供行动不便人士行动使用的器械装置，甚至是这类人群参加社交活动的重要辅助工具，现有的轮椅一般都是由电动或人力驱动的，但是轮椅在使用中，由于路况的问题，会存在较多的安全隐患，例如在下坡时轮椅速度会加快，造成轮椅上使用者的重心发生变化，使用者容易由于速度过快前倾，下坡时的安全性低；由于使用者坐着，在观察前进道路的前方时，视野会有一些局限，有在避让障碍物时候，由于使用者的反应疏忽而造成刹车不及时，另外忽然刹车也容易使得使用者受伤；另外，目前市面上所见及所售的电动轮椅的防滑系统或防后翻系统往往较为简陋，通常为简易的防滑小轮，在坡度较大的场合其调节范围往往有限。
具体实施方式
[0040] 下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
[0041] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0042] 图1为本发明实施例提供的智能轮椅的结构示意图。图2为本发明实施例提供的智能轮椅的后视图。参考图1和图2，该智能轮椅包括：轮椅本体1，轮椅本体1包括机架2、设置在机架2上的椅座3和靠背4；机架2底部连接有两个驱动轮5，且两个驱动轮5设置于椅座3的两侧，机架2上设置有控制模块(图中未示出)和与控制模块电连接的探测装置(图中未示出)；驱动轮5上设置有碟刹盘6，机架2上设置有通过刹车线(图中未示出)与碟刹盘6相连的第一电机(图中未示出)，第一电机与控制模块电连接；
[0043] 探测装置包括状态检测模块，用于检测轮椅的状态得到至少一种状态参数，状态参数包括轮椅的速度和轮椅的加速度中的一种或多种；
[0044] 控制模块用于在任一状态参数达到其对应的预设阈值时，控制第一电机转动以收卷刹车线。
[0045] 优选在椅座3的底部设置一安装盒7，控制模块、探测装置设置在安装盒7内；安装盒7上设置有开口，不影响探测装置发射和接收信号。
[0046] 优选第一电机为舵机，第一电机、刹车线以及驱动轮5上的碟刹盘6构成刹车装置，控制模块优选为单片机，例如STM32单片机、51单片机等中的一种。
[0047] 作为一种可选的实施方式，状态检测模块优选为陀螺仪传感器，轮椅的速度(其对应的预设阈值为预设速度阈值)和轮椅的加速度(其对应的预设阈值为预设加速度)中的一种或多种。
[0048] 陀螺仪测得的轮椅的速度(例如，2m/s)超过其对应的预设速度阈值(例如1m/s)，则介入刹车装置，控制第一电机运动，收卷刹车线。或者，陀螺仪测得的轮椅的加速度(例如，1m/s2)超过其对应的预设加速度阈值(例如，0.5m/s2)，则介入刹车装置，控制第一电机运动，收卷刹车线。
[0049] 本实施例提供的智能轮椅，当状态检测模块检测到的任一状态参数达到其对应的预设阈值时，则主动介入刹车装置，通过控制第一电机运动，收卷刹车线，带动碟刹盘6接触驱动轮5，减慢轮椅的速度。
[0050] 作为一种优选的实施方式，探测装置还包括路障探测模块，用于检测前方障碍物，得到所探测到的障碍物的检测距离；
[0051] 控制模块还用于在检测距离小于预设距离阈值时，控制第一电机转动以收卷刹车线。
[0052] 作为一种可选的实施方式，路障检测模块包括超声波测距传感器和/或红外测距传感器。通过路障探测模块探测出预设距离阈值内存在障碍物时，则主动介入刹车装置，通过控制第一电机运动，收卷刹车线，带动碟刹盘6接触驱动轮5，减慢轮椅的速度。
[0053] 第一电机向第一方向运转，收卷刹车线；当状态参数(轮椅的速度或轮椅的加速度)均正常时(即在对应的预设阈值范围内时)，则第一电机向与第一方向相反的方向运转，松开紧绷的刹车线。
[0054] 进一步地，靠背4上设置有安全带8、固定扣81和卷收盘，安全带8一端缠绕在卷收盘上，安全带8穿过固定扣81并与固定扣81滑动连接，安全带8的另一端设置有第一锁紧件，靠背上设置有与第一锁紧件可拆卸连接的第二锁紧件；第二锁紧件与卷收盘设置在靠背的同一侧边处，固定扣81和第二锁紧件分置于靠背的两个侧边处，固定扣81低于卷收盘；
[0055] 轮椅还包括与卷收盘相连的第二电机，第二电机与控制模块电连接；控制模块用于在任一状态参数达到其对应的预设阈值时，控制第二电机转动以收卷安全带8。
[0056] 如图1中所示，卷收盘和第二电机设置于盒体9内，安全带经卷收盘出来后，穿过固定扣81，再通过第一锁紧件与靠背上的而第二锁紧件相连，绑缚在使用者的肩部和腹部。
[0057] 其中第二锁紧件优选为锁扣，第一锁紧件优选为插销或锁舌；第一锁紧件可滑动地套设在安全带8上；安全带8上还设置有可调节松紧的调节扣，安全带8的收紧程度可由用户自己调节，保障用户的舒适性。
[0058] 第二电机优选为收卷电机，卷收盘与收卷电机的转轴相连，当轮椅的速度达到预设速度阈值、或者轮椅的加速度达到预设加速度阈值，在介入刹车装置的同时，还控制第二电机向第二方向转动，卷收盘同时向第二方向转动收卷安全带8。
[0059] 进一步地，智能轮椅还包括用于检测安全带8收卷时的张力值的压电传感器；
[0060] 控制模块还用于在张力值达到预设张力阈值时，控制第二电机停止转动以停止收卷安全带8。
[0061] 例如在安全带8上贴附压力传感器，安全带8在收卷时即会产生形变，通过压力传感器测得其张力值，当张力值达到预设张力阈值时，第二电机停止转动，则安全带8停止收卷，以使得安全带8具有预设张力阈值，以更好地将使用者束缚在轮椅上，保护使用者的安全。
[0062] 当状态参数(轮椅的速度或轮椅的加速度)均正常时(即在对应的预设阈值范围内时)，则第二电机向与第二向相反的方向运转，松开安全带8；当压力传感器测得的张力值为零时，则停止松开安全带8。
[0063] 作为一种可选的实施方式，智能轮椅还包括设置在机架2上的第三电机10，第三电机10的输出轴与靠背4的底端固接；
[0064] 状态参数还包括轮椅与水平面之间的角度，即状态参数包括轮椅与与水平面之间的角度、轮椅的速度和轮椅的加速度中的一种或多种，控制模块还用于在任一状态参数达到其对应的预设阈值时，控制第三电机10转动，以带动靠背4转动预设角度。
[0065] 例如，优选设置两个第三电机带动靠背转动；当轮椅与水平面之间的角度达到预设角度阈值时，控制第三电机10转动，以带动靠背4转动预设角度。
[0066] 陀螺仪传感器还用于检测轮椅与水平面之间的角度(其对应的预设阈值包括第一预设角度阈值和第二预设角度阈值，且第一预设阈值小于第二预设阈值)；陀螺仪传感器测得的轮椅上坡时其与水平面之间的角度值与下坡时其与水平面之间的角度值表示为不同的数字形态，例如轮椅上坡时轮椅与水平面之间的角度值为正值，轮椅下坡时轮椅与水平面之间的角度值为负值，假设第一预设角度阈值为-15°，对应于下坡状态的角度阈值；第二预设角度阈值为15°，对应于上坡状态的角度阈值。
[0067] 相应的预设角度包括第一预设角度(对应于下坡状态，向靠近椅座3的方向转动一定角度，例如-5°)和第二预设角度(对应于上坡状态，向远离椅座3的方向转动一定角度如5°)。例如，当上坡时使用者设置靠背4与椅座3之间的角度值为95°，则轮椅与水平面之间的角度为16°时，在介入刹车装置的同时，第三电机10转动5°，则靠背4与椅座3之间的角度为
100°，避免使用者过于后靠翻车，保证使用者的安全。
[0068] 例如，当下坡时使用者设置靠背4与椅座3之间的角度值为95°，则轮椅与水平面之间的角度为-16°时，在介入刹车装置的同时，第三电机10转动-5°，则靠背4与椅座3之间的角度为90°，避免使用者前倾翻车，保证使用者的安全。
[0069] 另外，测得的轮椅速度达到预设速度阈值或轮椅加速度达到预设加速度阈值时靠背4的调整方式，可参照轮椅下坡时轮椅与水平面之间的角度达到预设角度阈值时靠背4的调整方式，避免使用者前倾翻车，保证使用者的安全。
[0070] 作为一种可选的实施方式，机架2底部连接有防倾倒部件11，防倾倒部件11位于两个驱动轮5之间。优选关于两个驱动轮5的的中轴线，对称设置两个防倾倒部件11。
[0071] 进一步地，防倾倒部件11包括与机架2底部相连的弹簧支撑件111以及与弹簧支撑件111的一端相连且与地面相接触的滚轮112；
[0072] 弹簧支撑件111朝向背离椅座3的方向倾斜设置，弹簧支撑件111包括刚性弹簧。
[0073] 与弹簧支撑件111相连的滚轮112一直与地面相接触，可在上坡时利用弹簧支撑件111的弹性一直与地面接触，且弹簧支撑件111朝向背离椅座3的方向倾斜设置，整体上增加了轮椅与地面之间的接触部位(两驱动轮5、两驱动轮5前方的行走轮12以及两滚轮112)，轮椅在上坡时弹性支撑件可自动调节支撑角度，增加轴距，降低重心，显著提高轮椅在行驶时尤其是在上坡时的安全性。
[0074] 作为一种实施方式，该轮椅还包括电源装置(图中未示出)，例如蓄电池，给控制模块、探测装置、第一电机、第二电机和第三电机10供电。
[0075] 图3为本发明实施例提供的智能轮椅的控制方法的示意性流程图。打开电源开关，电源装置给控制模块、探测装置、第一电机、第二电机和第三电机供电。本发明实施例还提供了一种用于上述任一实施例中的智能轮椅的控制方法，包括：
[0076] 检测轮椅的状态得到至少一种状态参数，状态参数包括轮椅的速度和轮椅的加速度中的一种或多种；
[0077] 当任一状态参数达到其对应的预设阈值时，收卷刹车线。
[0078] 可利用状态检测模块，例如陀螺仪传感器检测轮椅的状态参数(轮椅的速度和轮椅的加速度中的一种或多种)，当状态检测模块检测到的任一状态参数达到其对应的预设阈值时，则主动介入刹车装置，通过控制第一电机运动，收卷刹车线，使得碟刹盘接触驱动轮，减慢轮椅的速度。
[0079] 作为一种优选的实施方式，智能轮椅的控制方法还包括：
[0080] 检测轮椅前方障碍物，得到所探测到的障碍物的检测距离；
[0081] 当检测距离达到预设距离阈值时，收卷刹车线。
[0082] 可利用路障探测模块，例如超声波测距传感器和/或红外测距传感器对轮椅前方的障碍物进行测距得检测距离，当检测距离达到预设距离阈值时，主动介入刹车装置，控制第一电机转动，以收卷刹车线，使得碟刹盘接触驱动轮，减慢轮椅的速度。
[0083] 作为一种优选的实施方式，智能轮椅的控制方法还包括：当任一状态参数达到其对应的预设阈值时，收卷安全带。
[0084] 当轮椅的速度达到预设速度阈值、或者轮椅的加速度达到预设加速度阈值，在介入刹车装置的同时，还控制第二电机向第二方向转动，卷收盘同时向第二方向转动收卷安全带。
[0085] 作为一种优选的实施方式，智能轮椅的控制方法还包括：
[0086] 在收卷安全带时，检测安全带的张力，得到张力值；
[0087] 当张力值达到预设张力阈值时，停止收卷安全带。
[0088] 例如，在安全带上贴附压力传感器测得其张力值，当张力值达到预设张力阈值时，第二电机停止转动，则安全带停止收卷，以使得安全带具有预设张力阈值，以更好地将使用者束缚在轮椅上，保护使用者的安全。
[0089] 作为一种优选的实施方式，状态参数还包括轮椅与水平面之间的角度，即状态参数包括轮椅与与水平面之间的角度、轮椅的速度和轮椅的加速度中的一种或多种；
[0090] 控制方法还包括：当任一状态参数达到其对应的预设阈值时，调整靠背转动预设角度。例如，陀螺仪传感器测得的轮椅上坡时其与水平面之间的角度值与下坡时其与水平面之间的角度值表示为不同的数字形态，例如轮椅上坡时轮椅与水平面之间的角度值为正值，轮椅下坡时轮椅与水平面之间的角度值为负值，假设第一预设角度阈值为-15°，对应于下坡状态的角度阈值；第二预设角度阈值为15°，对应于上坡状态的角度阈值。
[0091] 相应的预设角度包括第一预设角度(对应于下坡状态，向靠近椅座的方向转动一定角度，例如-5°)和第二预设角度(对应于上坡状态，向远离椅座的方向转动一定角度如5°)。
[0092] 例如，当上坡时使用者设置靠背与椅座之间的角度值为95°，则轮椅与水平面之间的角度为16°时，在介入刹车装置的同时，第三电机转动5°，则靠背与椅座之间的角度为100°，避免使用者过于后靠翻车，保证使用者的安全。
[0093] 例如，当下坡时使用者设置靠背与椅座之间的角度值为95°，则轮椅与水平面之间的角度为-16°时，在介入刹车装置的同时，第三电机转动-5°，则靠背与椅座之间的角度为90°，避免使用者前倾翻车，保证使用者的安全。
[0094] 另外，测得的轮椅速度达到预设速度阈值或轮椅加速度达到预设加速度阈值时靠背的调整方式，可参照轮椅下坡时轮椅与水平面之间的角度达到预设角度阈值时靠背的调整方式，避免使用者前倾翻车，保证使用者的安全。
[0095] 以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
