智能轮椅的任务是安全、便捷地把用户送到目的地,完成既定任务。在运动过程中,轮椅既需要接受用户的指令,又需结合环境信息启动自身避障、导航等功能模块,与移动机器人不同的是,在使用过程中,轮椅与用户成为一个协同工作的系统。
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在运动过程中,轮椅既需要接受用户的指令,又需结合环境信息启动自身避障、导航等功能模块,与移动机器人不同的是,在使用过程中,轮椅与用户成为一个协同工作的系统。
这就要求在设计之初就把人这个因素纳入考虑之中,所以,安全、舒适和容易操作应成为智能轮椅设计中最重要的因素;使用者身体能力的差异决定了智能轮椅需被设计为一个功能多元化,能满足多种层次需要的电子系统,而模块化最能体现系统多功能化的特征,每个用户都能根据其自身残障类型和程度选择适当的模块集成,且设计者可以在现有基础上通过增添功能模块,很方便地对轮椅功能进行改进。
智能轮椅的总功能可以分为以下几个子功能:环境感知及导航功能、控制功能、驱动功能和人机交互功能。通过对智能轮椅的功能分析和模块划分,再结合具体的研究内容和期望控制目标,其系统主要由传感器模块、驱动控制模块和人机交互模块3部分组成。
传感器模块主要有内部状态感知和外部环境感知两部分构成,通过姿态传感器确定轮椅自身的位姿信息;通过编码器的位移速度和距离获得自定位信息;视觉、超声波和接近开关主要负责持续获得周围环境和障碍物的距离信息。
驱动控制模块我们采用后轮驱动的方式,每一个后轮配置一个电动机,在控制器的操作下实现电动轮椅的前进、后退和转向。人机交互接口由操作杆和个人计算机接口数据输入两种方式,实现基本的人机交互功能。
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