目前残障机器人或其他移动平台的移动方式包括履带式,腿式,蛇行式,而轮式是应用最广泛的移动方式,相对于以上几种移动方式而言,轮式移动系统具有运动效率高,承载力强,机械结构可满足大多数应用环境,同时其运动控制相对简单便捷,行动灵活性也很高,而轮式的残障机器人中电动轮椅比较突出。72194

天津科技大学任仪等人设计了一款立卧两用电动轮椅,从坐姿对人体的影响的出发点设计了电动轮椅的机械机构,进行了虚拟样机和动力学分析和研究。还研究了采用六轮 结构的轮椅,通过前轮切换实现起身站立时重心调整,结合人机工程学设计了轮椅各部件 的参数,并使用UG NX5软件进行了分析。天津科技大学田志宏等运用超声波传感器技术研制了具有避障功能的电动轮椅。

杭州电子科技大学何海洋研究运用脑电波分析控制电动轮椅的运行,提出了用 MILCA算法、基于双树复小波变换能谱熵的脑电信号特征提取等方法进行脑电波处理, 并研究通过脑电控制电动轮椅的运行,分析了脑电控制轮椅的有效性。

大连理工大学王晓旭等人研究了针对轮毂式两轮驱动电动轮椅驱动控制系统、通过 软件编程实现电子差速器实现电动轮椅差速控制。

华中科技大学马小珍和万淑芸等人根据人体对加速度变化率的敏感性提出了速度给定的S曲线策略控制轮椅,并通过折线代替S曲线简化编程,提升了轮椅启动和停止的 舒适度。

上海交通大学开发成功一种声控轮椅,主要是为四肢全部丧失功能的残疾者设计, 使用者只需发出简单那的语音指令,轮椅即可在1。2秒内按指令执行。

沈阳工业大学袁世奇针对目前市场电动轮椅转弯半径太大,提出了6轮系统,通过设计4个从动轮优化转弯性能。

德国亚琛工业大学学者研发了一款带摄像机和笔记本的轮椅,摄像机可以通过拍照扫描人的五官动作,分析各部位的特征点位移分析,确定这些特征对应的指令控制轮椅的运行,将轮椅的控制变得更加智能,即使是高瘫患者也可以独立完成轮椅控制。论文网

日本工业科学与技术局研制一种可以通过操纵杆和声控系统实现轮椅运行的电动轮椅,使得轮椅的控制方式变得更为灵活多样。

此外,对于全向运动移动技术,国内外也做了一些研究,长沙理工大学的采用三个万向复合轮研制了全向移动足球机器人并研究了其运动控制和轨迹跟踪,相比其他足球机 器人运动更加快速、灵活。

总体来说,我国的电动轮椅正处于大力发展阶段,各方面都在提高。随着越来越多的高校和科研机构对智能轮椅的深入研究,相信在不远的将来智能轮椅将会给使用者带来更全面化、更便捷化、更人性化的服务。本文正是在这种背景下提出设计出一种面向老人监护和残障患者代步的智能轮椅。

所以本课题提出设计一种适合我国国情的智能轮椅,其主要针对目前市场上智能轮椅功能单一、操控性能不佳的问题来设计的。 该智能轮椅需要面向普通大众,所以其功能要朝着多样化的方向发展,以适应不同的人群;再者考虑到我国的社会经济水平,设计出的智能轮椅的价格不能过高;同时许多需要购买智能轮椅的用户主要为老年人和残疾人,且子女多数情况下不能陪同外出,所以需要智能轮椅有一定的监护功能,以备在特殊情况下监护用户的身体状况;最后考虑到老年人再学习的能力相对年轻人来说较差,所以智能轮椅的操控一定是越简单越好。

参考资料

 

[1]杨鹏。 电动轮椅的双轮毂无刷直流电机协调控制方法[J],微电机,2014,47(9):37-41

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