一种运输工具的控制方法和控制系统及电动轮椅与流程

文档序号:11086683
一种运输工具的控制方法和控制系统及电动轮椅与制造工艺

本发明涉及运输工具领域技术,特别是涉及一种运输工具的控制方法和控制系统及电动轮椅。



背景技术:

目前,对车辆的动力和方向的控制主流方式为:

1)以骑车自行车为代表,主要利用方向盘进行方向控制,使用加力踏板以加大油门和变速齿轮档位等实现动力输出及传动控制;

2)以电动独轮车等为代表,使用重力感应器的车辆,则利用重力感应陀螺仪进行方向和动力控制;

以上所述运输工具的控制系统已比较符合人的自然行为,使用者通过简单学习即可采用。

然后,生活中常用的运输工具,如手推车,在方向与动力控制上没有好的解决方法,目前较好的解决方法有:

1)在扶手辆车设置动力档位开关和方向开关,该方案主要缺点:(1)难以进行细粒度的档位控制;(2)与使用者的自然习惯和人体力学相违背;

2)电动轮椅使用方向手柄进行方向控制,该方案的主要缺点是:(1)不适合陪护人员使用;(2)对自然障碍特别是进行阻力的反馈迟钝;

当前,广泛应用于机场的行李推车,具有良好的安全自动刹车特性,适合当前机场路况较好推行阻力较小的场景,但是其需要保持下压解除刹车,然后推行的设计特征,也带来了如下缺点:1)下压动作不符合使用者习惯,所以依然需要一个学习过程,虽然比较短暂;2)不方便拉动推杆逆向反向运行;3)该方案应用在复杂路况下,下压动作会影响推行动作。

总体来说,上述的各种操作方式不够简单,操作相对复杂,本领域的技术人员应当研究更为简单而符合使用者自然习惯相符合的操作方式。

应该注意,上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明,并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。



技术实现要素:

有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是提供一种操作方式更简单的运输工具的控制方法和控制系统,及电动轮椅。

为实现上述目的,本发明提供了一种运输工具的控制方法,包括步骤:

压力感应设备采集运输工具受到的外界压力的方向和大小,将其转换成压力信号后,发送给分析和控制器;

分析和控制器接收并分析该压力信号,将其生成与外界压力的方向和大小相对应的控制信号后,发送给控制设备;

控制设备接收该控制信号,并控制运输工具向与该外界压力相当的方向运动。

进一步的,当左压力感应设备和右压力感应设备采集到向前、向后、向左或向右方向的外界压力时;

所述控制设备将根据接收到的控制信号,控制运输工具向前、向后、向左或向右运动。本方案中,该分析和控制器生成的控制信号是依据压力感应设备采集到的外界压力的方向和大小进行生成的,甚至连最终控制运输工具运行的运动方向都与采集到的外界压力的方向相关联,这符合人类的自然习惯,使得使用者能够通过简单的学习即可完成运输工具的使用。

进一步的,当左压力感应设备和右压力感应设备均采集到向前方向的外界压力,且两个外界压力的大小相当时,所述控制设备将控制运输工具向前运动;

当左压力感应设备和右压力感应设备均采集到向后方向的外界压力,且两个外界压力的大小相当时,所述控制设备将控制运输工具向后运动。本方案中,使用者在需要控制运输工具向前运动时,只需要对左压力感应设备和右压力感应设备施加向前方向的压力,且两个压力大致相当,即可控制其向前运动;两个压力的差值在预设的阈值之内,即可认为两个压力大小相当。

进一步的,当左压力感应设备和右压力感应设备均采集到向前或向后方向的外界压力,且左外界压力不等于右外界压力时,将认定该外界压力的方向为前左、前右、后左或后右,并通过所述控制设备控制运输工具向前左、向前右、向后左或向后右方向运动;

当左压力感应设备和右压力感应设备均未采集到外界压力时,所述控制设备将控制运输工具制动。本方案中,该外界压力在左压力感应设备和右压力感应设备的施加方向主要为向前或向右,但是由于施加的力度不同,故而可以认为其“合力”是前左、前右、后左或后右的,从而控制运输工具进行转向,这样的控制转向方式,与“人力推车”等的方向控制并无大的区别,而仅在其动力主要由电力等非人力完成动力输出,使用者根据自然规律和习惯可以快速学会并完成控制,操作便利。

进一步的,当左压力感应设备和右压力感应设备均采集到向前的外界压力,且左外界压力大于右外界压力时,则认为采集到的外界压力的方向为向前右方向;

当左压力感应设备和右压力感应设备均采集到向前的外界压力,且左外界压力小于右外界压力时,则认为采集到的外界压力的方向为向前左方向;

当左压力感应设备和右压力感应设备均采集到向后的外界压力,且左外界压力大于右外界压力时,则认为采集到的外界压力的方向为向后右方向;

当左压力感应设备和右压力感应设备均采集到向后的外界压力,且左外界压力小于右外界压力时,则认为采集到的外界压力的方向为向后左方向。本方案中,具体分析了外界方向的界定方法。

进一步的,当左压力感应设备采集到向前的左外界压力,且右压力感应设备采集到向后的右外界压力时,则认为采集到的外界压力为向右方向;

当左压力感应设备采集到向后的左外界压力,且右压力感应设备采集到向前的右外界压力时,则认为采集到的外界压力为向左方向。本方案中,具体分析了外界方向界定的部分方法,其中,其外界压力的界定主要与左外界压力和右外界压力的合力向关联;另外,在本方案中,其实根据左外界压力和右外界压力向前或向右施加的力的大小不同,可以控制运输工具原地转向,或者前进转向,或者后退转向,转向方式明白易懂,使用者可以快速学会并很好实施。

本发明还提供一种使用了本发明任一公开的控制方法的控制系统,包括:

压力感应设备,包括第一压力感应设备和第二压力感应设备,用于采集运输工具受到的外界压力的方向和大小,将其转换成压力信号后,发送给分析和控制器;

分析和控制器,用于接收并分析该压力信号,将其生成与外界压力的方向和大小相对应的控制信号后,发送给控制设备;

控制设备,包括动力输出装置、制动装置和方向控制装置,用于接收该控制信号,并控制运输工具根据控制信号进行运行控制。

本发明还提供了一种使用本发明任一公开的控制方法的电动轮椅,包括:

装备有左压力感应设备的左侧握杆,以及装备有右压力感应设备的右侧握杆;

设置在电动轮椅内部的分析和控制器,用于接收并分析该压力信号,将其生成与外界压力的方向和大小相对应的控制信号后,发送给控制设备;

设置在电动轮椅内部的的控制设备,包括动力输出装置、制动装置和方向控制装置,用于接收该控制信号,并控制运输工具根据控制信号进行运行控制。本方案中,该电动轮椅区别于现有的电动轮椅,而适宜陪护人员使用,并且由于该电动轮椅的运动是根据施加在左侧握杆和右侧握杆上的压力而实现控制的,陪护人员对于自然障碍可以很好的进行规避,无需担心向某个方向运行过度而被障碍卡住无法退出等问题的发生,操作便利而灵敏。

进一步的,还包括:

设置在电动轮椅左前部的左前侧万向轮,设置在电动轮椅右前部的右前侧万向轮;

设置在电动轮椅后左侧的左后侧电动轮,所述左后侧电动轮将根据所述左侧握杆采集到的外界压力的方向和大小,而确定运行方向和动力输出的力度;

设置在电动轮椅后左侧的右后侧电动轮,所述右后侧电动轮将根据所述右侧握杆采集到的外界压力的方向和大小,而确定运行方向和动力输出的力度。本方案中,该电动轮椅的操作其实与手动推椅的操作方式非常接近,左侧施加的压力大一些,则左侧电动轮的前进动力输出就大一些,而通过施加力的大小不同,便能够轻易的控制电动轮椅前进、后退和转向等操作,无需担心操作太过复杂的问题,陪护人员或者家人等可以很方便的学会并使用该电动轮椅,并且由于非人力驱动的管理,陪护人员所需付出的力气很小,无须担心体力问题;而万向轮的设置将使得转向更为轻松。

进一步的,所述左后侧电动轮和右后侧电动轮的车轮方向固定,只能进行前进后退和动力输出大小调整;

所述电动轮椅的内部还设置有电动蓄电池,用于为所述左后侧电动轮和右后侧电动轮提供动力。本方案中,该左后侧电动轮和右后侧电动轮的车轮方向固定,如此,在左侧握杆和右侧握杆上施加的压力将以向前或向后方向为主,转向则将通过两侧施加大小不同的力而轻易完成控制,操作便利;而该电动蓄电池的使用,将为电动轮椅提供动力。

本发明的有益效果是:本发明由于设置了压力感应设备用于采集运输工具受到的外界压力的方向和大小,从而控制运输工具的运动;其中,该运输工具的运动方向将与外界压力的方向相当,例如,手推车,你可以根据自己的意愿将自己的力气施加到手推车车体上,并控制其按照自己的所想去运动,当然,这里说的相当是一个近似的描述,使用者的压力方向与运动方向基本处于同一水平区间即可,不一定是完全一致,而其中的误差将由该分析和控制器进行分析和处理;如此设计的运输工具,将更符合人的自然行为和自然习惯,即符合人体力学,使用者通过简单学习即可使用,这将区别于刹车踏板和油门踏板的操作方式,并且更易学习,可以近似的认为就是人力推车,但是该推车是通过动力控制的,无需完全靠人力推动,操作方便。

参照后文的说明和附图,详细公开了本申请的特定实施方式,指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解,本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内,本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用,与其它实施方式中的特征相组合,或替代其它实施方式中的特征。

应该强调,术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解,其构成了说明书的一部分,用于例示本申请的实施方式,并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中:

图1一种运输工具的控制方法的流程图;

图2是本发明一种使用了本发明任一公开的控制方法的控制系统的示意图;

图3是本发明一种使用了本发明任一公开的控制方法的电动轮椅的示意图。

附图说明:1、第一压力感应设备;2、第二压力感应设备;3、分析和控制器;4、动力输出装置;5、制动装置;6、方向控制装置;31、左侧握杆;32、右侧握杆;33、左前侧万向轮;34、右前侧万向轮;35、左后侧电动轮;36、右后侧电动轮;37、电动蓄电池。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都应当属于本申请保护的范围。

图1一种运输工具的控制方法的流程图,参见图1所示的实施例,该运输工具的控制方法,包括步骤:

S1:压力感应设备采集运输工具受到的外界压力的方向和大小,将其转换成压力信号后,发送给分析和控制器;

S2:分析和控制器接收并分析该压力信号,将其生成与外界压力的方向和大小相对应的控制信号后,发送给控制设备;

S3:控制设备接收该控制信号,并控制运输工具向与该外界压力相当的方向运动。

本发明的有益效果是:本发明由于设置了压力感应设备用于采集运输工具受到的外界压力的方向和大小,从而控制运输工具的运动;其中,该运输工具的运动方向将与外界压力的方向相当,例如,手推车,你可以根据自己的意愿将自己的力气施加到手推车车体上,并控制其按照自己的所想去运动,当然,这里说的相当是一个近似的描述,使用者的压力方向与运动方向基本处于同一水平区间即可,不一定是完全一致,而其中的误差将由该分析和控制器进行分析和处理;如此设计的运输工具,将更符合人的自然行为和自然习惯,即符合人体力学,使用者通过简单学习即可使用,这将区别于刹车踏板和油门踏板的操作方式,并且更易学习,可以近似的认为就是人力推车,但是该推车是通过动力控制的,无需完全靠人力推动,操作方便。

通过压力感应器感知,施压力者在运输工具特定部位的压力方向、压力大小,对运输工具进行运动控制,该特定部位可以是手推握杆等部位。

本实施例优选的,在该步骤S3中,当左压力感应设备和右压力感应设备采集到向前、向后、向左或向右方向的外界压力时;

所述控制设备将根据接收到的控制信号,控制运输工具向前、向后、向左或向右运动。本方案中,该分析和控制器生成的控制信号是依据压力感应设备采集到的外界压力的方向和大小进行生成的,甚至连最终控制运输工具运行的运动方向都与采集到的外界压力的方向相关联,这符合人类的自然习惯,使得使用者能够通过简单的学习即可完成运输工具的使用。

本实施例优选的,在该步骤S3中,当左压力感应设备和右压力感应设备均采集到向前方向的外界压力,且两个外界压力的大小相当时,所述控制设备将控制运输工具向前运动;

当左压力感应设备和右压力感应设备均采集到向后方向的外界压力,且两个外界压力的大小相当时,所述控制设备将控制运输工具向后运动。本方案中,使用者在需要控制运输工具向前运动时,只需要对左压力感应设备和右压力感应设备施加向前方向的压力,且两个压力大致相当,即可控制其向前运动;两个压力的差值在预设的阈值之内,即可认为两个压力大小相当。

本实施例优选的,在该步骤S3中,当左压力感应设备和右压力感应设备均采集到向前或向后方向的外界压力,且左外界压力不等于右外界压力时,将认定该外界压力的方向为前左、前右、后左或后右,并通过所述控制设备控制运输工具向前左、向前右、向后左或向后右方向运动;

当左压力感应设备和右压力感应设备均未采集到外界压力时,所述控制设备将控制运输工具制动。本方案中,该外界压力在左压力感应设备和右压力感应设备的施加方向主要为向前或向右,但是由于施加的力度不同,故而可以认为其“合力”是前左、前右、后左或后右的,从而控制运输工具进行转向,这样的控制转向方式,与“人力推车”等的方向控制并无大的区别,而仅在其动力主要由电力等非人力完成动力输出,使用者根据自然规律和习惯可以快速学会并完成控制,操作便利。

本实施例优选的,在该步骤S3中,当左压力感应设备和右压力感应设备均采集到向前的外界压力,且左外界压力大于右外界压力时,则认为采集到的外界压力的方向为向前右方向;

当左压力感应设备和右压力感应设备均采集到向前的外界压力,且左外界压力小于右外界压力时,则认为采集到的外界压力的方向为向前左方向;

当左压力感应设备和右压力感应设备均采集到向后的外界压力,且左外界压力大于右外界压力时,则认为采集到的外界压力的方向为向后右方向;

当左压力感应设备和右压力感应设备均采集到向后的外界压力,且左外界压力小于右外界压力时,则认为采集到的外界压力的方向为向后左方向。本方案中,具体分析了外界方向的界定方法。

本实施例优选的,在该步骤S3中,当左压力感应设备采集到向前的左外界压力,且右压力感应设备采集到向后的右外界压力时,则认为采集到的外界压力为向右方向;

当左压力感应设备采集到向后的左外界压力,且右压力感应设备采集到向前的右外界压力时,则认为采集到的外界压力为向左方向。本方案中,具体分析了外界方向界定的部分方法,其中,其外界压力的界定主要与左外界压力和右外界压力的合力向关联;另外,在本方案中,其实根据左外界压力和右外界压力向前或向右施加的力的大小不同,可以控制运输工具原地转向,或者前进转向,或者后退转向,转向方式明白易懂,使用者可以快速学会并很好实施。

本方案中的控制方式,是指使用者的运输工具部件的推拉等常见动作而对运输工具产生的压力,这里特指为实现运输工具水平运动,而在施加的水平压力,即压力的方向可以近似认为与运输工具运动方向水平,以与汽车油门踏板区分。

本方案的控制器基于采集使用者对运输工具的不同部位的压力、压力大小、压力方向等,分析出使用者期望通过对运输工具的推拉动作所产生的运动效果,进而对运输工具的方向设施、动力设施、制动设施等做出调度,实现如转向、加力运动、刹车等辅助效果。

本方案不同与汽车的刹车踏板、油门踏板等,其压力方向与车辆运动方向不一致,本方案中使用者的压力方向与运动方向基本处于同一水平空间,例如使用者施加向前的力用于控制运输工具的前向运动。

为进一步说明本技术效果的特征,使用本方案中其运动方向加速度方向用户对运输工具的施力方向,基本处于同一水平空间。

运动控制包含:方向控制、运动速度控制(动力设施的动力输出大小控制)、制动控制(刹车)等。

图2是本发明一种使用了本发明任一公开的控制方法的控制系统的示意图,参考图2所示的实施例,结合图1可知:该控制系统,包括:

压力感应设备,包括第一压力感应设备1和第二压力感应设备2,用于采集运输工具受到的外界压力的方向和大小,将其转换成压力信号后,发送给分析和控制器3;

分析和控制器3,用于接收并分析该压力信号,将其生成与外界压力的方向和大小相对应的控制信号后,发送给控制设备;

控制设备,包括动力输出装置4、制动装置5和方向控制装置6,用于接收该控制信号,并控制运输工具根据控制信号进行运行控制。

本发明的有益效果是:本发明通过设置第一压力感应设备和第二压力感应设备,如此将能够通过两个压力感应设备采集到的运输工具受到的外界压力的方向和大小,而获知使用者的操作意愿,从而控制运输工具的运动;其中,该运输工具的运动方向将与外界压力的方向相当,例如,手推车,你可以根据自己的意愿将自己的力气施加到手推车车体上,并控制其按照自己的所想去运动,当然,这里说的相当是一个近似的描述,使用者的压力方向与运动方向基本处于同一水平区间即可,不一定是完全一致,而其中的误差将由该分析和控制器进行分析和处理;如此设计的运输工具,将更符合人的自然行为和自然习惯,即符合人体力学,使用者通过简单学习即可使用,这将区别于刹车踏板和油门踏板的操作方式,并且更易学习,可以近似的认为就是人力推车,但是该推车是通过动力控制的,无需完全靠人力推动,操作方便。

图3是本发明一种使用了本发明任一公开的控制方法的电动轮椅的示意图,参考图3所示的实施例,结合图1和图2可知:

本发明还提供了一种使用本发明任一公开的控制方法的电动轮椅,包括:

装备有左压力感应设备的左侧握杆31,以及装备有右压力感应设备的右侧握杆32;

设置在电动轮椅内部的分析和控制器(图中未示出),用于接收并分析该压力信号,将其生成与外界压力的方向和大小相对应的控制信号后,发送给控制设备;

设置在电动轮椅内部的的控制设备(图中未示出),包括动力输出装置(图中未示出)、制动装置(图中未示出)和方向控制装置(图中未示出),用于接收该控制信号,并控制运输工具根据控制信号进行运行控制。

当然,该分析和控制器、动力输出装置、制动装置和方向控制装置的设置只要适用即可,设置在哪里都没有,无需拘泥。

本发明的有益效果是:本发明由于设置了压力感应设备用于采集运输工具受到的外界压力的方向和大小,从而控制运输工具的运动;其中,该运输工具的运动方向将与外界压力的方向相当,例如,手推车,你可以根据自己的意愿将自己的力气施加到手推车车体上,并控制其按照自己的所想去运动,当然,这里说的相当是一个近似的描述,使用者的压力方向与运动方向基本处于同一水平区间即可,不一定是完全一致,而其中的误差将由该分析和控制器进行分析和处理;如此设计的运输工具,将更符合人的自然行为和自然习惯,即符合人体力学,使用者通过简单学习即可使用,这将区别于刹车踏板和油门踏板的操作方式,并且更易学习,可以近似的认为就是人力推车,但是该推车是通过动力控制的,无需完全靠人力推动,操作方便;本方案中,该电动轮椅区别于现有的电动轮椅,而适宜陪护人员使用,并且由于该电动轮椅的运动是根据施加在左侧握杆和右侧握杆上的压力而实现控制的,陪护人员对于自然障碍可以很好的进行规避,无需担心向某个方向运行过度而被障碍卡住无法退出等问题的发生,操作便利而灵敏。

本实施例优选的,该电动轮椅还包括:

设置在电动轮椅左前部的左前侧万向轮33,设置在电动轮椅右前部的右前侧万向轮34;

设置在电动轮椅后左侧的左后侧电动轮35,所述左后侧电动轮35将根据所述左侧握杆31采集到的外界压力的方向和大小,而确定运行方向和动力输出的力度;

设置在电动轮椅后左侧的右后侧电动轮36,所述右后侧电动轮36将根据所述右侧握杆32采集到的外界压力的方向和大小,而确定运行方向和动力输出的力度。本方案中,该电动轮椅的操作其实与手动推椅的操作方式非常接近,左侧施加的压力大一些,则左侧电动轮的前进动力输出就大一些,而通过施加力的大小不同,便能够轻易的控制电动轮椅前进、后退和转向等操作,无需担心操作太过复杂的问题,陪护人员或者家人等可以很方便的学会并使用该电动轮椅,并且由于非人力驱动的管理,陪护人员所需付出的力气很小,无须担心体力问题;而万向轮的设置将使得转向更为轻松。

本实施优选的,左后侧电动轮35和右后侧电动轮36的车轮方向固定,只能进行前进后退和动力输出大小调整;

所述电动轮椅的内部还设置有电动蓄电池37,用于为所述左后侧电动轮35和右后侧电动轮36提供动力。本方案中,该左后侧电动轮和右后侧电动轮的车轮方向固定,如此,在左侧握杆和右侧握杆上施加的压力将以向前或向后方向为主,转向则将通过两侧施加大小不同的力而轻易完成控制,操作便利;而该电动蓄电池的使用,将为电动轮椅提供动力。

其中,在电动轮椅上实施本提案以方便看护人员使用,其主要特征是看护人员通过对电动轮椅后侧的握杆的推拉,施加对握杆的压力,以实现对电动轮椅的运动控制。

1)动力输出方向控制:当左侧握杆31受到前向运动压力(推握杆),则控制左后侧电动轮35进行前向运动输出;当左侧握杆31受到后向运动压力(拉握杆),则控制左后侧电动轮35进行后向运动

2)动力输出大小控制:左侧握杆31受到的压力越大,则左后侧电动轮35输出的动力也越大

右侧握杆32对右后侧电动轮36的控制与此相同。

通过左侧握杆31和右侧握杆32对左后侧电动轮35和右后侧电动轮36的控制,可以实现对电动轮椅的运动控制:

1)转向控制

1)施力者对右侧握杆32的前向推力大于左侧握杆31的前向推力时,会导致右后侧电动轮36的前进输出大于左后侧电动轮35的前进输出,从而实现向左转向

2)施力者对右侧握杆32施加后向拉力,对左侧握杆31施加前进推力时,会导致右后侧电动轮36进行后向动力输出,左后侧电动轮35进行前进动力输出,从而实现转向

2)前向运动

1)施力者对左侧握杆31和右侧握杆32的推力接近时,左后侧电动轮35和右后侧电动轮36的前进动力输出接近,从而实现前进

3)后向运动

1)施力者对左侧握杆31和右侧握杆32的拉力接近时,左后侧电动轮35和右后侧电动轮36的后向动力输出接近,从而实现后向运动

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

再多了解一些
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