電動輪椅的上下樓控制裝置的製作方法
2023-05-21 01:51:41
本實用新型涉及一種電動輪椅的上下樓控制裝置。
背景技術：
現有電動輪椅(輪椅機器人)通過主控單元控制相應驅動電機，可實現履帶的升降、後輪的旋起旋下，實現電動輪椅的上樓或下樓，存在的不足之處在於，不能夠準確地判斷對樓梯進行檢測，使得上下樓時電動輪椅工作的可靠性不高。
技術實現要素：
本實用新型的發明目的在於提供一種電動輪椅的上下樓控制裝置，能夠對樓梯進行準確檢測，從而有效提高上下樓時電動輪椅的工作可靠性。
實現本實用新型發明目的的技術方案：
一種電動輪椅的上下樓控制裝置，輪椅本體下方設有前輪、後輪，輪椅本體下方的兩側設有履帶，具有第一驅動電機、第二驅動電機，第一驅動電機用於控制前輪抬起或放下和用於控制履帶的升降，第二驅動電機用於控制後輪的旋起或旋下，還設有主控單元，主控單元輸出端接第一驅動電機控制單元輸入端、第二驅動電機控制單元輸入端，其特徵在於：
輪椅本體下方的前端設有第一測距傳感器，用於感測前輪下方的樓梯；輪椅本體下方的後端設有第二測距傳感器、第三測距傳感器，第三測距傳感器位於第二測距傳感器的後側，第二測距傳感器用於感測後輪下方的樓梯，第三測距傳感器用於感測後輪後方的樓梯或緩臺，第一測距傳感器輸出端、第二測距傳感器輸出端、第三測距傳感器輸出端接主控單元。
第一測距傳感器、第二測距傳感器向前傾斜安裝，與水平方向呈傾斜角度，二者向前傾斜的角度相同；第三測距傳感器向後傾斜安裝，與水平方向呈傾斜角度。
第一測距傳感器、第二測距傳感器的安裝角度需滿足的條件為，當輪椅爬樓時，第一測距傳感器、第二測距傳感器與水平面的夾角為直角。
本實用新型具有的有益效果：
本實用新型輪椅本體下方的前端設有第一測距傳感器，用於感測前輪下方的樓梯；輪椅本體下方的後端設有第二測距傳感器、第三測距傳感器，第三測距傳感器位於第二測距傳感器的後側，第二測距傳感器用於感測後輪下方的樓梯，第三測距傳感器用於感測後輪後方的樓梯或緩臺，第一測距傳感器輸出端、第二測距傳感器輸出端、第三測距傳感器輸出端接主控單元。本實用新型通過第一測距傳感器、第二測距傳感器、第三測距傳感器可準確地檢測輪椅前輪下方樓梯、輪椅後輪下方樓梯，以及輪椅後輪後方的樓梯或緩臺，從而實現對樓梯的準確檢測，進而有效提高上下樓時電動輪椅的工作可靠性。
本實用新型第一測距傳感器、第二測距傳感器向前傾斜安裝，與水平方向呈傾斜角度，二者向前傾斜的角度相同；第三測距傳感器向後傾斜安裝，與水平方向呈傾斜角度。本實用新型第一測距傳感器、第二測距傳感器、第三測距傳感器傾斜角度的設置，可進一步提高樓梯檢測的準確性。本實用新型第一測距傳感器、第二傳感器的安裝角度需滿足的條件為，當輪椅爬樓時，第一測距傳感器、第二測距傳感器垂直於水平面，由此當測距傳感器通過樓梯臺階時，會產生測量距離的跳變，以此來檢測樓梯上位置的變化，進一步保證對樓梯檢測的準確性。
附圖說明
圖1為本實用新型的電路原理框圖；
圖2為本實用新型測距傳感器安裝位置示意圖。
具體實施方式
如圖2所示，輪椅本體1下方設有前輪2、後輪3，前輪2為萬向輪，椅本體1下方的兩側設有履帶，如圖1所示，具有第一驅動電機、第二驅動電機，第一驅動電機用於控制前輪抬起或放下和控制履帶的升降，履帶升起時前輪同步放下，履帶降下時前輪同步抬起，第二驅動電機用於控制後輪的旋起或旋下，還設有主控單元，主控單元輸出端接第一驅動電機控制單元輸入端、第二驅動電機控制單元輸入端，還設有第四驅動電機，用於驅動後輪在平地運行模式下運動，還設有第五驅動電機，用於驅動履帶爬樓模式下運動，主控單元接第四驅動電機控制單元、第五驅動電機控制單元，上述為現有技術。
如圖2、圖1所示，輪椅本體下方的前端設有第一測距傳感器4，用於感測前輪下方的樓梯；輪椅本體下方的後端設有第二測距傳感器5、第三測距傳感器6，第三測距傳感器6位於第二測距傳感器5的後側，第二測距傳感器5用於感測後輪3下方的樓梯，第三測距傳感器6用於感測後輪3後方的樓梯或緩臺，第一測距傳感器輸出端、第二測距傳感器輸出端、第三測距傳感器輸出端接主控單元。第一測距傳感器4、第二測距傳感器5向前傾斜安裝，與水平方向呈傾斜角度，二者向前傾斜的角度相同；第三測距傳感器6向後傾斜安裝，與水平方向呈傾斜角度。圖2中，虛線表示測距傳感器超聲波射出的方向，∠C為第一測距傳感器、第二測距傳感器安裝角，∠H為第三測距傳感器安裝角。第一測距傳感器4、第二測距傳感器5的安裝角度需滿足的條件為，當輪椅爬樓時，第一測距傳感器4、第二測距傳感器5垂直於水平面。
基於第一測距傳感器、第二測距傳感器、第三測距傳感器，本實用新型可對上下樓時電動輪椅的四種狀態進行準確檢測，進而實現有效控制。
輪椅由下層緩臺開始上樓梯，至輪椅完全離開下層緩臺的過程中，當第三測距傳感器測得後輪到達樓梯時，降下履帶，旋起後輪，保證後輪不會阻擋履帶的行進，則開啟履帶進入輪椅爬樓模式，履帶驅動輪椅由下層緩臺開始上樓梯，當第一測距傳感器檢測到樓梯時，主控單元判斷此時輪椅完全離開下層緩臺。
輪椅由樓梯開始進入上層緩臺，至輪椅完全離開樓梯位於上層緩臺之上的過程中，當第三測距傳感器檢測的距離大於設定的閾值時，判斷此時輪椅達到最後一階樓梯，履帶繼續行進，當達到後輪可以旋下的高度時，停止履帶，將後輪旋下後再開啟履帶，第一測距傳感器檢測到輪椅完全脫離樓梯時，輪椅進入平地運行模式，即由後輪驅動輪椅運動。
輪椅由上層緩臺開始下樓梯，至完全離開上層緩臺的過程中，抬起前輪，履帶及後輪同步前進，當第一測距傳感器感測到下樓的第二階臺階時，停止履帶，旋起後輪，再開啟履帶，輪椅處於爬樓模式，由履帶驅動輪椅下樓，當第二測距傳感器檢測到樓梯時，主控單元判斷輪椅完全離開上層緩臺。
輪椅由樓梯開始進入下層緩臺，直至輪椅完全離開樓梯位於下層緩臺之上的過程中，由於輪椅在樓梯行進時，第一測距傳感器、第二測距傳感器是交替檢測到樓梯變化的，當第二測距傳感器連續兩次檢測到樓梯變化，而第一測距傳感器並未檢測到樓梯變化時，主控單元判斷輪椅此時處於下樓時最後一階樓梯，將後輪旋下，同時履帶繼續行走，當第二測距傳感器再次檢測到樓梯時，主控單元判斷輪椅已完全離開樓梯，將前輪放下，則輪椅進入平地運行模式。第一測距傳感器、第二測距傳感器的安裝角度需滿足的條件為，當輪椅爬樓時，第一測距傳感器、第二測距傳感器垂直於水平面，由此當測距傳感器通過樓梯臺階時，會產生測量距離的跳變，以此來檢測樓梯上位置的變化。