多姿態調整的電動輪椅車控制系統技術方案

本發明專利技術公開了一種多姿態調整的電動輪椅車控制系統，包括手操器模塊，CAN通訊模塊、控制器模塊、差速電機驅動模塊，電動推桿驅動模塊，電源模塊，其中：手操器模塊用于對輪椅進行操作控制；手操器模塊和控制器模塊之間通過CAN通訊模塊進行通信；控制器模塊控制差速電機驅動模塊驅動電機差速運行以及控制電動推桿驅動模塊驅動電動推桿進行姿態調整；電源模塊用于給手操器模塊、控制器模塊、CAN通訊模塊、差速電機驅動模塊，電動推桿驅動模塊供電。通過本發明專利技術，能夠解決電動輪椅車操縱桿分區控制、電動輪椅車多姿態調整和電機位置信息反饋監測的問題，使之更具有功能多樣性、加減速平穩性，轉彎運行舒適性和安全性、閉環柔滑的特性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電動輪椅車控制系統，用于控制電動輪椅車的姿態調整和輪椅車雙電機差速運行。
技術介紹
我國老齡化社會正在加速發展，截止到2014年底，我國80歲以上的老年人達2400多萬，失能、半失能老人近4000萬人；殘疾人8000多萬左右，肢體殘疾人約877萬人。這些失能、半失能老人和肢體殘疾人的行走和康復是面臨最大的問題。輪椅車作為老年人和殘疾人最主要代步工具，方便失能老人和肢體殘疾人的行走。但普通手動輪椅和電動輪椅都沒有姿態調整轉換功能，長期以一個姿態乘坐輪椅車，容易導致使用者的皮膚褥瘡發生?，F在國內外對輪椅車控制器研究很多，但大多停留在無刷電機的控制驅動研究。根據電動輪椅車控制器國家標準GB/T 18029.14《電動輪椅車動力和控制系統--要求和測試方法》標準要求，電動輪椅車控制器需帶有電子剎車的制動器，而且由于電動輪椅車啟動和運行速度偏低，有刷電機在低速具有較好的穩定性。加之電動輪椅車控制器缺少姿態調整的控制功能，不能很好的實現輪椅車姿態轉換的人體骨肌系統和血液循環系統力學變化，導致使用者長期坐姿容易形成褥瘡問題。本產品研制出的多姿態調整的輪椅控制系統，能夠實現低速的車速0～12km/h(五級別速度可調)、具有雙CPU分離，CAN總線通信可靠、方便擴展，具備姿態坐到躺、躺到站和坐到站的柔性轉換和雙電機差速運行的功能，通過多種故障檢測反饋功能保障產品安全性。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是：提供一款雙CPU模式，帶有電壓電流等故障檢測和姿態調整的電動輪椅車控制系統。本產品解決了電動輪椅車操縱桿分區控制、電動輪椅車多姿態調整和電機位置信息反饋監測的問題，使之更具有閉環柔滑，控制驅動帶電子剎車的有刷直流電機差速運行，驅動兩個電動推桿的姿態調整，實現電動輪椅車坐、臥、躺、站等康復功能，促進輪椅車乘坐者骨肌系統和血液循環系統有效鍛煉，很好的防止長期坐式的皮膚褥瘡問題。本專利技術解決該技術問題所采用的技術方案是：本文專利技術提出雙CPU模式，采用雙ARM控制器，分別用于手操器和控制器開發，包括手操器模塊、CAN通訊模塊、控制器模塊、差速電機驅動模塊、電動推桿驅動模塊，電源模塊。這些部件的連接方式是：手操器模塊和控制器模塊之間采用CAN通訊模塊進行通信。控制器模塊的輸出兩路控制方法，一路驅動直流有刷電機差速運行，一路驅動電動推桿電機姿態調整。電源模塊給手操器模塊和控制器模塊供電，為24V電池電源。為實現本專利技術之目的，采用以下技術方案予以實現：一種多姿態調整的電動輪椅車控制系統，包括手操器模塊，CAN通訊模塊，控制器模塊，差速電機驅動模塊，電動推桿驅動模塊，電源模塊，其中：手操器模塊用于采集輪椅的操作控制信號，并將操作控制信號傳輸給控制器模塊；手操器模塊和控制器模塊之間通過CAN通訊模塊進行通信；控制器模塊用于根據接收到的操作控制信號控制差速電機驅動模塊驅動電機差速運行，或者用于控制電動推桿驅動模塊驅動電動推桿進行輪椅姿態調整；電源模塊用于為手操器模塊、控制器模塊、CAN通訊模塊、差速電機驅動模塊、電動推桿驅動模塊供電。所述的多姿態調整的電動輪椅車控制系統，優選的：手操器模塊包括以下部件：手操器控制器、開關按鍵和電源指示燈模塊、操縱桿、速度調整按鍵及指示燈模塊、座椅姿態調整按鍵和指示燈模塊、揚聲器、CAN總線接口；上述手操器模塊各部件的連接方式是：開關按鍵和電源指示燈模塊、操縱桿、速度調整按鍵及指示燈模塊、座椅調整按鍵和指示燈模塊、揚聲器、CAN總線接口均與手操器控制器連接，操縱桿與手操器控制器進行單向A/D采樣通信，按鍵采用I/O直接讀寫，CAN總線接口與手操器控制器為雙向通信。所述的多姿態調整的電動輪椅車控制系統，優選的：控制器模塊包括控制器、左右電機驅動器、左右剎車控制器、位置反饋裝置、故障檢測器、電動推桿驅動器和CAN總線接口；其中控制器用于同時產生4路的PWM輸出，用于驅動左右電機驅動器和電動推桿驅動器；位置反饋裝置用于采集左右電機的轉速，通過A/D轉換輸入到控制器，用于調整PWM脈寬；故障檢測器用于通過對采樣點進行電壓信號的A/D采樣以進行故障檢測。所述的多姿態調整的電動輪椅車控制系統，優選的：操縱桿用于輸出兩路與操縱桿位置相關的電壓信號X0、Y0，手操器模塊用于通過兩路A/D采樣模塊分別采集X0、Y0信號，并計算得到分別代表輪椅車X軸和Y軸上的方向和速度信號的計算值X、Y，將采集值X、Y通過通訊模塊發送給控制器模塊。所述的多姿態調整的電動輪椅車控制系統，優選的：當手操器模塊采集操縱桿的左右橫坐標時，判斷所述操縱桿電壓信號X0是否大于中心位置的閾值，如果是，將采集的信號轉化為X＝X0-2.5，否則將采集的信號轉化為X＝2.5-X0；當手操器模塊采集操縱桿的前后縱坐標時，判斷所述操縱桿Y0電壓信號是否大于等于中心位置的閾值，如果是，將采集的信號轉化為Y＝Y0-2.5，否則將采集的信號轉化為Y＝2.5-Y0。所述的多姿態調整的電動輪椅車控制系統，優選的：控制器模塊把操縱桿圓形操控分為8個區間，控制器模塊按如下方式對輪椅的方向和速度進行控制：(1)當X0＞2.5V、Y0＞2.5V，而且X＜Y時，在區間1內，電動輪椅車前進；VR＝f1(VX，VY)＝Kv(VX+VY)VL＝f2(VX，VY)＝Kv(VY-VX)(2)當X0＞2.5V、Y0＞2.5V，而且X＞Y時，在區間2內，電動輪椅車向前右轉；VR＝f1(VX，VY)＝Kv(VX+VY)VL＝f2(VX，VY)＝Kv(VX-VY)(3)當X0＞2.5V、Y0＜2.5V，而且X＞Y時，在區間3內，電動輪椅車向后右轉；VR＝f1(VX，VY)＝Kv(VX-VY)VL＝f2(VX，VY)＝Kv(VX+VY)(4)當X0＞2.5V、Y0＜2.5V，而且X＜Y時，在區間4內，電動輪椅車向后退；VR＝f1(VX，VY)＝Kv(VY-VX)VL＝f2(VX，VY)＝Kv(VX+VY)(5)當X0＜2.5V、Y0＜2.5V，而且X＜Y時，在區間5內，電動輪椅車向后退；VR＝f1(VX，VY)＝Kv(VY+VX)VL＝f2(VX，VY)＝Kv(VY-VX)(6)當X0＜2.5V、Y0＜2.5V，而且X＞Y時，在區間6內，電動輪椅車向后左轉；VR＝f1(VX，VY)＝Kv(VX+VY)VL＝f2(VX，VY)＝Kv(VX-VY)(7)當X0＜2.5V、Y0＞2.5V，而且X＞Y時，在區間7內，電動輪椅車向前左轉；VR＝f1(VX，VY)＝Kv(VX-VY)VL＝f2(VX，VY)＝Kv(VX+VY)(8)當X0＜2.5V、Y0＞2.5V，而且X＜Y時，在區間8內，電動輪椅車前進。VR＝f1(VX，VY)＝Kv(VY-VX)VL＝f2(VX，VY)＝Kv(VX+VY)其中，Kv為速度比例，VL是輪椅車左后輪驅動電機轉速，VR是輪椅車右后輪驅動電機轉速，VX是操縱桿X坐標值對于的X方向的速度參考值，VY是操縱桿Y坐標值對于的Y方向的速度參考值。所述的多姿態調整的電動輪椅車控制系統，優選的：控制器模塊按下式控制輪椅車的運行速度和方向： V 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多姿態調整的電動輪椅車控制系統，包括手操器模塊，CAN通訊模塊，控制器模塊，差速電機驅動模塊，電動推桿驅動模塊，電源模塊，其特征在于：手操器模塊用于采集輪椅車的操作控制信號，并將操作控制信號傳輸給控制器模塊；手操器模塊和控制器模塊之間通過CAN通訊模塊進行通信；控制器模塊用于根據接收到的操作控制信號控制差速電機驅動模塊驅動電機差速運行，或者用于控制電動推桿驅動模塊驅動電動推桿進行輪椅車姿態調整；電源模塊用于為手操器模塊、控制器模塊、CAN通訊模塊、差速電機驅動模塊、電動推桿驅動模塊供電。

【技術特征摘要】
1.一種多姿態調整的電動輪椅車控制系統，包括手操器模塊，CAN通訊模塊，控制器模塊，差速電機驅動模塊，電動推桿驅動模塊，電源模塊，其特征在于：手操器模塊用于采集輪椅車的操作控制信號，并將操作控制信號傳輸給控制器模塊；手操器模塊和控制器模塊之間通過CAN通訊模塊進行通信；控制器模塊用于根據接收到的操作控制信號控制差速電機驅動模塊驅動電機差速運行，或者用于控制電動推桿驅動模塊驅動電動推桿進行輪椅車姿態調整；電源模塊用于為手操器模塊、控制器模塊、CAN通訊模塊、差速電機驅動模塊、電動推桿驅動模塊供電。2.根據權利要求1所述的多姿態調整的電動輪椅車控制系統，其特征在于：手操器模塊包括以下部件：手操器控制器、開關按鍵和電源指示燈模塊、操縱桿、速度調整按鍵及指示燈模塊、座椅姿態調整按鍵和指示燈模塊、揚聲器、CAN總線接口；上述手操器模塊各部件的連接方式是：開關按鍵和電源指示燈模塊、操縱桿、速度調整按鍵及指示燈模塊、座椅調整按鍵和指示燈模塊、揚聲器、CAN總線接口均與手操器控制器連接，操縱桿與手操器控制器進行單向A/D采樣通信，按鍵采用I/O直接讀寫，CAN總線接口與手操器控制器為雙向通信。3.根據權利要求1所述的多姿態調整的電動輪椅車控制系統，其特征在于：...

【專利技術屬性】
技術研發人員：單新穎，閆和平，王喜太，田中林，馬巖，王強，潘國新，楊榮，
申請(專利權)人：國家康復輔具研究中心，
類型：發明
國別省市：北京;11