多模式操控智能輪椅平臺

摘 要：對于出現健康問題的老人或因某些原因行動不便乃至無法自行行走的特殊群體，不能由自己進行某些生活日?；顒?，多模式操控智能輪椅平臺為解決這一問題展開設計方案。由于科技的快速進步，即使沒有他人的照料，殘疾人或行動不便的老人也能依靠工具實現自己的活動，如智能輪椅，輔助行走機器人。本設計的多模式操控智能輪椅平臺，依靠單片機作為主控制器，由大量傳感器，如超聲波傳感器，光學傳感器，紅外線傳感器等實現對外部環境的信號交換，以此實現避障功能。多模式操控智能輪椅平臺可以實現三種控制使其行動，語音控制，手動控制，自動巡航。

關鍵詞：智能輪椅;避障;單片機;多模式

對于行動不便的殘疾人士，為此專門設計了輪椅這一輔助工具為解決日常生活基本問題。據世界衛生組織統計，全球有1%的人，也就是6000多萬人坐輪椅進行活動。對于我國來說，大概3000多萬人都有相關行動方面的問題，以至于特別需要輪椅這一輔助工具。這一統計數據得知輪椅在日常生活中起到了至關重要的作用。本設計的多模式操控智能輪椅平臺更是進行了多方面的優化，如控制，智能等。大大得幫助了殘疾人群和行動不便的老年人，實現了非常一般的重要意義。

對于日常生活中或工業領域，用到了很多傳感器來實現某些監測反饋控制的輔助功能，為此可以利用到輪椅方面，并且不斷進行優化，很多設計師提出并設計了很多不同的智能輪椅。

本設計提供了多模式操控的功能，能夠比原來普通輪椅更加靈活的控制，如語音控制系統，可以利用聲波傳感器將獲取的聲音模擬信號轉化為單片機能夠處理的電信號并控制輪椅的行動。老年人只需要簡單的說出命令，如前進，后退，向左，向右，轉彎等簡單的語音命令就能控制輪椅的前進方向，并不需要復雜的操控。手動控制功能，可以通過簡單的按鍵實現運動。

1 系統概述

此款智能輪椅可以由幾個模塊構成，車載電源模塊，行走機構驅動模塊，主控模塊，環境感知模塊。系統整體框圖如圖 1 所示。

1.1 主控模塊

該模塊用于接收運動指令和發送環境感知信息?？梢越邮諄碜猿暡▊鞲衅鳎Z音傳感器的信號，進而控制行動單元進行動作。比如，超聲波傳感器感知前方障礙物距離后發出信號，主控模塊接收信號并進行處理控制運動方向。主控模塊可以控制輪椅行動速度和方向，能夠指導輪椅行動機構避開障礙物。

1.2 環境感知模塊

該模塊由各類傳感器構成，如光學傳感器，超聲波傳感器，紅外線傳感器等多種傳感器構成環境感知模塊，并且能夠進行障礙物監測，坑口監測，左右物體檢測等。簡單來說，超聲波傳感器能夠通過聲波傳到物體后，由物體自身的反射回來的聲波，此間實現的時間長度就能夠計算前方障礙物的距離。

1.3 車載電源模塊

此車載電源模塊，能夠給多模式操控智能輪椅供電，以保證正常行動所需要的能量，車載電源模塊可以采用涓流充電，能夠維持智能輪椅一段相當長的時間運動而不需要頻繁充電，減輕行動不便的群體的生活問題。并且可以以家庭電源220V正常的進行充電。

1.4 行走機構驅動模塊

行走機構驅動模塊用于實現多模式操控智能輪椅的運動功能，如，前進，后退，左轉，右轉等前進方式。并且在手動操控模式下，也能夠實現剎車功能。為了能夠避免智能操控模式下出現的突發問題，如智能剎車失靈，能夠由手動剎車機構及時進行剎車。

2 結語

本文設計的系統用于行動不便的老年群體和殘疾人士需要的輪椅提供了智能方案的設計思路。四個模塊組成的智能輪椅控制系統能夠更加方便的幫助行動不便的人群完成需要的出行方面的基本活動。因此，多模式操控智能輪椅平臺對人們的生活有著積極重要的意義，并且考慮經濟成本方面的問題，此套輪椅設計平臺是可行的。

參考文獻

[1]雷道仲等.智能循跡避障機器人設計與控制 基本理論與實踐[M].長沙：中南大學出版社，2015.

[2]宋永瑞.移動機器人及其自主化技術[M].北京：機械工業出版社，2012

[3]肖南峰.服務機器人[M].北京：清華大學出版社，2013.

[4][美]Matt Richardson，Shawn Wallace，李凡希等譯.愛上Raspberry Pi[M].北京：科學出版社，2013.

[5][英]Simon Monk，張佳進等.Arduino編程指南[M].北京：人民郵電出版社，2016.

[6]楊明豐.Arduino自動小車最佳入門與應用[M].北京：清華大學出版社，2017.

[7]陳超.導盲機器人定位與路徑規劃技術[M].北京：國防工業出版社，2015.

[8]張曉玉.智能輔具及其應用[M].北京：中國社會出版社，2012.

[9]譚暉.低功耗藍牙與智能硬件設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2016.

[10]李永華.Arduino開源硬件概論[M].北京：清華大學出版社，2019.

作者簡介

周凌寧（1997—），男，漢族，四川成都，本科，研究方向：機械電子工程。