基于wifi的智能助残轮椅控制系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于wifi的智能助残轮椅控制系统及控制方法，系统包括平板电脑监控台子系统、Zedboard嵌入式web服务器子系统、网络摄像机子系统、机械臂控制子系统和轮椅运动控制子系统。该发明能通过平板电脑监控台子系统接入智能助残轮椅的无线路由组成一个稳定可靠的无线局域网，并且控制台通过网络访问智能助残轮椅的嵌入式web服务器，利用网络摄像头监控运行状态，并通过网络发送即时控制指令。本发明公开的控制系统组成了一个开发便利、易于维护的智能助残轮椅控制网络，实现一对一的控制形式，并通过一个监控台监控智能助残轮椅；同时，无线局域网还解决了实时监控的视频数据传输问题，实现了监控台通过无线局域网实时监控智能助残轮椅的运动状态。
【专利说明】基于wifi的智能助残轮椅控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机器人无线控制领域，特别涉及一种基于wifi的智能助残轮椅控制系 统及控制方法。
【背景技术】
[0002] 智能助残轮椅致力于解决老龄化人口和残疾人日常生活的社会问题。传统的助 残轮椅都是无法实现远程控制，这样在有些场合是很不方便的。这样就给单独生活的老 年人和残疾人带来很困难。为了解决一对一控制问题，有人提出了 Zigbee组网控制系统。 Zigbee组网控制系统要求每台智能助残轮椅单独安装Zigbee通讯模块，通过编程将各个 智能助残轮椅组网。控制台收集所有的智能助残轮椅的状态，当要控制智能助残轮椅时，通 过Zigbee网络，利用控制手柄给智能助残轮椅发送相应的运动指令。但是，Zigbee组网技 术比较复杂，在开发和维护阶段有难度，而且存在网络连接不上的情况，这样降低了整个控 制系统的可靠性、便利性和可行性。同时Zigbee网络对于大数据传送具有严重的局限性， 限制了实施监控视频的传输，不利于监控智能助残轮椅整个系统的运行情况。
【发明内容】
[0003] 本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于wifi的智能助 残轮椅控制系统。
[0004] 本发明的另一目的在于，提供一种基于wifi的智能助残轮椅控制系统的控制方 法。
[0005] 为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] 基于wifi的智能助残轮椅控制系统，包括平板电脑监控台系统，用于实现智能助 残轮椅系统的监控和控制功能；
[0007] Zedboard嵌入式web服务器子系统，用于对平板电脑监控台的网页访问提供网络 服务；
[0008] 轮椅运动控制子系统，用于接收平板电脑监控系统通过无线局域网络发送的命令 并控制网络中智能助残轮椅运动状态；
[0009] 机械臂控制子系统，用于接收平板电脑监控系统通过无线局域网络发送的命令并 控制网络中智能助残轮椅；
[0010] 以及网络摄像机子系统，实现智能助残轮椅系统的视频图像采集和压缩编码功 能；
[0011] 所述的平板电脑监控台子系统通过无线路由与基于Zedboard嵌入式web服务器 子系统进行信息交互，进而实现对网络摄像机子系统实时采集视频和监控，并控制轮椅运 动控制子系统的运动状态和对机械臂控制子系统的机械手进行控制。
[0012] 优选的，所述的网络摄像机子系统包括网络摄像机应用程序模块和USB摄像头， 通过所述的USB摄像头实时采集现场图像，网络摄像机应用程序模块将视频数据压缩 后传送至固定的缓存目录，以供网页中的流媒体播放器来访问；所述的流媒体播放器为 cambozola、VLC 播放器或者 videolanclient。
[0013] 优选的，所述的轮椅运动控制子系统包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的 轮椅CGI程序模块、轮椅PWM发生器驱动程序模块和轮椅IP核PWM发生器模块；
[0014] 所述的轮椅运动控制子系统根据网页的标签链接，来调用特定的轮椅CGI程序模 块；所述的轮椅CGI程序模块通过命令解析，为轮椅PWM发生器驱动程序模块传送特定的控 制参数；所述的轮椅PWM发生器驱动程序模块根据特定的控制参数调用轮椅IP核PWM发 生器模块来产生特定的控制信号和PWM波形，进而实现对智能助残轮椅的运动状态进行控 制。
[0015] 优选的，所述的机械臂控制子系统包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的机 械臂CGI程序模块、机械臂驱动程序模块和机械臂运动IP核发生器模块；
[0016] 机械臂控制子系统根据网页的标签链接，来调用特定的CGI程序模块；所述的机 械臂CGI程序模块通过命令解析，为机械臂驱动程序模块传送特定的控制参数；所述的机 械臂驱动程序模块根据特定的控制参数调用机械臂运动IP核发生器模块来产生特定的控 制信号和PWM波形，进而实现对智能助残轮椅的机械手臂进行控制。
[0017] 优选的，Zedboard嵌入式web服务器子系统还连接有无线路由，所述的平板电脑 监控台子系统通过无线路由器搭建无线局域网，通过浏览器输入智能助残轮椅控制系统的 IP地址指定访问web服务器的默认网页，通过网页得到智能助残轮椅USB摄像头获取并通 过网络摄像机应用程序模块压缩处理后的实时画面，并通过网页控制按钮来控制智能助残 轮椅的运动状态。
[0018] 优选的，所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统，通过编译移植嵌入式web服 务器为Zedboard系统提供网络访问功能，通过开发监控控制网页，使得平板电脑监控台子 系统可以通过网页来进行监控和控制智能助残轮椅的运动状态。
[0019] 优选的，所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统安装Boa单线程HTTP服务器。
[0020] 优选的，所述的网络摄像机应用程序模块为Μ-JPEG编码软件mipg-streamer。
[0021] 为了达到上述第二目的，本发明采用以下技术方案：
[0022] -种基于wifi的智能助残轮椅控制系统的控制方法，包括下述步骤：
[0023] S1、将平板电脑监控台的网口和无线路由器的LAN 口通过网线连接，然后分别给 平板电脑监控台和无线路由器上电并初始化，设置无线参数，开启无线路由器的无线功能， 构建平板电脑监控台子系统的无线局域网络；
[0024] S2、将Zedboard嵌入式系统配备智能助残轮椅，通过编译移植，为嵌入式系统搭 建配置Zedboard嵌入式web服务器子系统，所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统选 择安装Boa单线程HTTP服务器，并开发集成实现控制和监控功能的特定网页，然后将其放 入web服务器默认的路径；
[0025] S3、在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统上搭建一个网络摄像机子系统， 所述的网络摄像机子系统包括网络摄像机应用程序模块和USB摄像头，启用USB摄像头实 时采集现场图像；
[0026] S4、在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统中安装网络摄像机应用程序模 块，所述的网络摄像机应用程序选用Μ-JPEG编码软件mipg-streamer，该网络摄像机应用 程序模块将USB摄像头实时采集的视频数据压缩后传送至固定的缓存目录，以供网页中的 一个名为cambozola的流媒体播放器来访问；
[0027] S5、在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统上搭建一个轮椅运动控制子系 统，包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的轮椅CGI程序模块、轮椅发生器驱动程序 模块和轮椅IP核PWM发生器模块；
[0028] S6、在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统上搭建一个机械臂控制子系统， 包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的机械臂CGI程序模块、机械臂驱动程序模块和 机械臂运动IP核发生器模块；
[0029] S7、分别编写智能助残轮椅不同运动功能的CGI程序，连接至监控网页的运动状 态控制按键；
[0030] S8、在Zedboard的可编程逻辑PL中编写IP核PWM发生器和为该IP核PWM发生 器编写相应的Linux驱动程序，然后为该驱动程序提供相应的接口供CGI程序进行调用；
[0031] S9、在Zedboard的可编程逻辑PL中编写机械臂运动IP核发生器模块和为该IP 核发生器模块编写相应的Linux驱动程序，然后为该驱动程序提供相应的接口供CGI程序 进行调用；
[0032] S10、轮椅运动控制子系统通过点击平板电脑监控台的监控网页上运动状态控制 按键来运行，当单击一个运动控制按键时，则在服务器后台调用一个相应的CGI程序，然后 CGI程序解析运动控制命令，给PWM发生器驱动程序传送特定的参数，这样PWM发生器驱动 程序就会驱动PL上的PWM模块产生对应的用于控制智能助残轮椅电机运动方向的方向信 号和控制智能助残轮椅电机转速的PWM波，从而实现控制智能助残轮椅的前后、转弯、变速 运行；
[0033] S11、机械臂控制子系统通过点击平板电脑监控台的监控网页上运动状态控制按 键来运行，当单击一个运动控制按键时，则在服务器后台调用一个相应的CGI程序，然后 CGI程序解析运动控制命令，给机械臂驱动程序模块传送特定的参数，这样机械臂驱动程序 程序就会驱动PL上的机械臂运动IP核发生器模块产生对应的用于智能助残轮椅电机运动 方向的方向信号和控制智能助残轮椅电机转速的PWM波，从而实现控制智能助残轮椅的机 械臂对物品的抓取。
[0034] 优选的，在步骤S10中所述实现对智能助残轮椅的前后、转弯、变速运行的控制方 式具体为：
[0035] 当智能助残轮椅电机运动方向信号一致时，并且电机转速相同时，可以实现智能 助残轮椅的如后运动；
[0036] 当智能助残轮椅电机运动方向信号一致时，并且电机转速不同时可以实现智能助 残轮椅的差速转弯；
[0037] 当智能助残轮椅电机运动方向信号不一致时，实现智能助残轮椅的原地转弯；
[0038] 当智能助残轮椅在前进或者后退时，改变PWM波的占空比可以实现智能助残轮椅 的变速；
[0039] 步骤S11中，所述实现对智能助残轮椅的机械臂末端的运动方向和速度。
[0040] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0041] 1、本发明可以利用此发明构建一个开发便利、易于维护的智能助残轮椅无线网络 控制系统，实现了一对一的控制形式智能助残轮椅；同时，无线局域网解决了大量实时监控 视频数据的数据传输问题，实现了通过网络摄像头实时的监控各台智能助残轮椅运行状态 的功能。
[0042] 2、本发明可以利用此发明构建一个开发便利、易于维护的智能助残轮椅无线网络 控制系统，实现了轮椅的远程控制和远程监控，能很好的解决控制在远处的轮椅来到身边， 这将极大方便和帮助残疾人提高生活质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0043] 图1是基于wifi的智能助残轮椅控制系统方框图；
[0044] 图中，附图标记为：1_平板电脑监控台子系统，2-Zedboard嵌入式web服务器子系 统，3-轮椅运动控制子系统，4-轮椅CGI程序模块，5-轮椅PWM发生器驱动程序模块，6-轮 椅IP核PWM发生器模块，7-机械臂控制子系统，8-机械臂CGI程序模块，9-机械臂驱动程 序模块，10-机械臂运动IP核发生器，11-网络摄像机子系统，12-网络摄像机应用程序模 块，13-USB摄像头，14-无线路由。【具体实施方式】
[0045] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
[0046] 如图1所示，本发明公开了一种基于无线局域网的智能助残轮椅控制系统，包括 平板电脑监控台子系统l、Zedb 〇ard嵌入式Web服务器子系统2、轮椅运动控制子系统3和 网络摄像机子系统11。
[0047] 首先，将平板电脑监控台子系统1中的平板电脑监控台的网口和无线路由的LAN 口通过网线连接，给平板电脑监控台和无线路由器上电；在平板电脑监控台的本地连接中 设置连接属性，在Internet协议（TCP/IP) -项，选择自动获取IP地址，自动获得DNS服务 器地址；打开火狐网页浏览器，输入192. 168. 1. 1，进入无线路由器的管理设置界面，输入 用户名和密码登陆路由器，关闭DHCP服务，并设置好无线参数，开启无线路由器的无线功 能，构建平板电脑监控台子系统的无线局域网络。
[0048] 其次，给每台智能助残轮椅配置一套Zedboard嵌入式Web服务器子系统2,通过编 译移植，为每个嵌入式系统搭建配置web服务器，开发集成控制和监控的特定网页，并将其 放入web服务器默认的路径。Zedboard嵌入式Web服务器子系统2选择安装Boa这个轻量 级、占用系统资源非常少的单线程HTTP服务器，通过编译移植进入Zedboard嵌入式系统， 并进行下列相应配置：在源码目录下找到boa. conf，在其基础上做出自己的修改，将User nobody 项改为 UserO、将 Group nobody 项改为 GroupO、注释掉 DirectoryMaker/usr/lib/ boa/boa_indexer，必须保证其他的辅助文件和设置必须和boa. conf里的配置相符，Boa才 能正常工作；然后在Zedboard的系统中创建日志文件所在目录/var/log/boa，创建HTML 文档的主目录/var/www，并将mime, types文件拷贝到/etc目录，仓ij建CGI脚本所在目录/ var/www/cgi_bin〇
[0049] 同时，在web服务器上搭建一个嵌入式网络摄像机应用程序模块12,启动USB摄 像头13,通过包括网络摄像机应用程序模块12和USB摄像头13的网络摄像机子系统11 可以实时将摄取的画面通过压缩编码并传送至固定的缓存目录。随后，在网页中插入一个 名为cambozola的流媒体播放器，用户在打开网页的时候就可以观察到传送过来的实时图 像。流媒体播放器可以选择cambozola，但并不限于cambozola，实际应用中，经常使用的流 媒体播放器还包括VLC播放器或者videolanclient等等流媒体播放器。网络摄像机应用 程序模块12选择一款针对嵌入式领域作了优化的Μ-JPEG编码软件mjpg-streamer，这是 一款开源软件，用于从网络摄像头（webcam)采集图像，然后把图像数据以流的形式通过IP 的网络传输到浏览器。在Zedboard的嵌入式linux系统中安装编码软件mjpg-streamer, 首先下载源码，修改其目录下plugins/input_uvc目录下的Makefile,然后通过交叉编译， 接着将编译形成的input_uvc·so、output_http·so和JPEG编码库生成的libjpg库拷贝到 Zedboard文件系统的/usr/lib/目录下。
[0050] 同时，在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统2上搭建一个轮椅运动控制子 系统3,包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的轮椅CGI (Common Gateway Interface, 公共网关接口）程序模块4、轮椅PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制）发生器驱动程 序模块5和轮椅IP核PWM发生器模块6。分别编写智能助残轮椅不同运动功能的CGI程 序，连接至监控网页的运动状态控制按键；在Zedboard的PL(Programmable Logic可编程 逻辑）中编写IP核PWM发生器和为该IP核PWM发生器编写相应的Linux驱动程序，然后 为该驱动程序提供相应的接口供CGI程序进行调用。所述的轮椅运动控制子系统3根据网 页的标签链接，来调用特定的轮椅CGI程序模块4 ;所述的轮椅CGI程序模块4通过命令解 析，为轮椅PWM发生器驱动程序模块5传送特定的控制参数；所述的轮椅PWM发生器驱动程 序模块5根据特定的控制参数调用轮椅IP核PWM发生器模块6来产生特定的控制信号和 PWM波形，进而实现对智能助残轮椅的运动状态进行实时控制。
[0051] 最后，在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统2上搭建一个机械臂控制子 系统7,包括用于实现智能助残轮椅不同机械臂运动功能的机械臂CGI (Common Gateway Interface，公共网关接口）程序模块8、机械臂驱动程序模块9和机械臂运动IP核发生器 10。分别编写智能助残轮椅不同运动功能的CGI程序，连接至监控网页的运动状态控制按 键；在Zedboard的PL (Programmable Logic可编程逻辑）中编写IP核PWM发生器和为该 IP核PWM发生器编写相应的Linux驱动程序，然后为该驱动程序提供相应的接口供CGI程 序进行调用。所述的机械臂控制子系统7根据网页的标签链接，来调用特定的机械臂CGI 程序模块8 ;所述的机械臂CGI程序模块8通过命令解析，为PWM发生器驱动程序模块9传 送特定的控制参数；所述的机械臂驱动程序模块9根据特定的控制参数调用机械臂运动IP 核发生器10来产生特定的控制信号和PWM波形，进而实现对智能助残轮椅的机械臂运动状 态进行实时控制。
[0052] 本实施例一种基于wifi的智能助残轮椅控制系统的控制方法，包括下述步骤：
[0053] S1、将平板电脑监控台的网口和无线路由器的LAN 口通过网线连接，然后分别给 平板电脑监控台和无线路由器上电并初始化，设置无线参数，开启无线路由器的无线功能， 构建平板电脑监控台子系统的无线局域网络；
[0054] S2、将Zedboard嵌入式系统配备到每台智能助残轮椅，通过编译移植，为每个嵌 入式系统搭建配置Zedboard嵌入式web服务器子系统，所述的Zedboard嵌入式web服务 器子系统选择安装Boa单线程HTTP服务器，并开发集成实现控制和监控功能的特定网页， 然后将其放入web服务器默认的路径；
[0055] S3、在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统上搭建一个网络摄像机子系统， 所述的网络摄像机子系统包括网络摄像机应用程序模块和USB摄像头，启用USB摄像头实 时采集现场图像；
[0056] S4、在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统中安装网络摄像机应用程序，所 述的网络摄像机应用程序选用Μ-JPEG编码软件mipg-streamer，该网络摄像机应用程序 将USB摄像头实时采集的视频数据压缩后传送至固定的缓存目录，以供网页中的一个名为 cambozola的流媒体播放器来访问；
[0057] S5、在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统上搭建一个轮椅运动控制子系 统，包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的轮椅CGI (Common Gateway Interface,公 共网关接口）程序模块、轮椅PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制）发生器驱动程序模 块和轮椅IP核PWM发生器模块；
[0058] S6、分别编写智能助残轮椅不同运动功能的CGI程序，连接至监控网页的运动状 态控制按键；
[0059] S7、在 Zedboard 的 PL (Programmable Logic 可编程逻辑）中编写轮椅 IP 核 PWM 发生器和为该轮椅IP核PWM发生器编写相应的Linux驱动程序，然后为该驱动程序提供相 应的接口供轮椅CGI程序进行调用；
[0060] S8、轮椅运动控制子系统通过点击平板电脑监控台的监控网页上运动状态控制按 键来运行，当单击一个运动控制按键时，则在服务器后台调用一个相应的CGI程序，然后 CGI程序解析运动控制命令，给PWM发生器驱动程序传送特定的参数，这样PWM发生器驱动 程序就会驱动PL上的PWM模块产生对应的用于控制智能助残轮椅电机运动方向的方向信 号和控制智能助残轮椅电机转速的PWM波，从而实现控制智能助残轮椅的前后、转弯、变速 运行。
[0061] 在上述步骤S8中所述的实现智能助残轮椅的前后、转弯、变速运行的控制方式具 体为：当智能助残轮椅电机运动方向信号一致时，并且电机转速相同时则可以实现智能助 残轮椅的前后运动；当智能助残轮椅电机运动方向信号一致时，并且电机转速不同时可以 实现智能助残轮椅的差速转弯；当智能助残轮椅电机运动方向信号不一致时，可以实现智 能助残轮椅的原地转弯；当智能助残轮椅在前进或者后退时，改变PWM波的占空比可以实 现智能助残轮椅的变速。
[0062] S9、在Zedboard的可编程逻辑PL中编写机械臂运动IP核发生器模块和为该IP 核发生器模块编写相应的Linux驱动程序，然后为该驱动程序提供相应的接口供CGI程序 进行调用；
[0063] S10、轮椅运动控制子系统通过点击平板电脑监控台的监控网页上运动状态控制 按键来运行，当单击一个运动控制按键时，则在服务器后台调用一个相应的CGI程序，然后 CGI程序解析运动控制命令，给PWM发生器驱动程序传送特定的参数，这样PWM发生器驱动 程序就会驱动PL上的PWM模块产生对应的用于控制智能助残轮椅电机运动方向的方向信 号和控制智能助残轮椅电机转速的PWM波，从而实现控制智能助残轮椅的前后、转弯、变速 运行。
[0064] S11、机械臂控制子系统通过点击平板电脑监控台的监控网页上运动状态控制按 键来运行，当单击一个运动控制按键时，则在服务器后台调用一个相应的CGI程序，然后 CGI程序解析运动控制命令，给机械臂驱动程序模块传送特定的参数，这样机械臂驱动程序 程序就会驱动PL上的机械臂运动IP核发生器模块产生对应的用于智能助残轮椅电机运动 方向的方向信号和控制智能助残轮椅电机转速的PWM波，从而实现控制智能助残轮椅的机 械臂对物品的抓取。
[0065] S12、轮椅运动控制子系统通过点击平板电脑监控台的监控网页上运动状态控制 按键来运行，当单击一个运动控制按键时，则在服务器后台调用一个相应的CGI程序，然后 CGI程序解析运动控制命令，给PWM发生器驱动程序传送特定的参数，这样PWM发生器驱动 程序就会驱动PL上的PWM模块产生对应的用于控制智能助残轮椅电机运动方向的方向信 号和控制智能助残轮椅电机转速的PWM波，从而实现控制智能助残轮椅的前后、转弯、变速 运行。
[0066] S13、机械臂控制子系统通过点击平板电脑监控台的监控网页上机械臂运动状态 控制按键来运行，当单击机械臂运动控制按键时，则在服务器后台调用一个相应的CGI程 序，然后CGI程序解析运动控制命令，给机械臂驱动程序模块传送特定的参数，这样机械臂 驱动程序模块就会驱动PL上的机械臂运动IP核发生器产生对应的用于控制智能助残轮椅 机械臂运动方向的方向信号和控制智能助残轮椅电机转速的PWM波，从而实现控制智能助 残轮椅的机械臂运动。
[〇〇67] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 基于Wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，包括平板电脑监控台系统（1)，用 于实现智能助残轮椅系统的监控和控制功能； Zedboard嵌入式web服务器子系统（2)，用于对平板电脑监控台的网页访问提供网络 服务； 轮椅运动控制子系统（3)，用于接收平板电脑监控系统通过无线局域网络发送的命令 并控制网络中智能助残轮椅运动状态； 机械臂控制子系统（7)，用于接收平板电脑监控系统通过无线局域网络发送的命令并 控制网络中智能助残轮椅； 以及网络摄像机子系统（11)，实现智能助残轮椅系统的视频图像采集和压缩编码功 能； 所述的平板电脑监控台子系统（1)通过无线路由（14)与基于Zedboard嵌入式web服 务器子系统（2)进行信息交互，进而实现对网络摄像机子系统（11)实时采集视频和监控， 并控制轮椅运动控制子系统（3)的运动状态和对机械臂控制子系统（7)的机械手进行控 制。
2. 根据权利要求1所述的基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，所述的网络 摄像机子系统（11)包括网络摄像机应用程序模块（12)和USB摄像头（13)，通过所述的USB 摄像头（13)实时采集现场图像，网络摄像机应用程序模块（12)将视频数据压缩后传送至 固定的缓存目录，以供网页中的流媒体播放器来访问；所述的流媒体播放器为cambozola、 VLC 播放器或者 videolanclient。
3. 根据权利要求1所述的基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，所述的轮椅 运动控制子系统（3)包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的轮椅CGI程序模块（4)、轮 椅PWM发生器驱动程序模块（5)和轮椅IP核PWM发生器模块（6); 所述的轮椅运动控制子系统（3)根据网页的标签链接，来调用特定的轮椅CGI程序模 块（4);所述的轮椅CGI程序模块（4)通过命令解析，为轮椅PWM发生器驱动程序模块（5) 传送特定的控制参数；所述的轮椅PWM发生器驱动程序模块（5)根据特定的控制参数调用 轮椅IP核PWM发生器模块（6)来产生特定的控制信号和PWM波形，进而实现对智能助残轮 椅的运动状态进行控制。
4. 根据权利要求1所述的基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，所述的机械 臂控制子系统（7)包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的机械臂CGI程序模块（8)、机 械臂驱动程序模块（9)和机械臂运动IP核发生器模块（10); 机械臂控制子系统（7)根据网页的标签链接，来调用特定的CGI程序模块（8);所述 的机械臂CGI程序模块（8)通过命令解析，为机械臂驱动程序模块（9)传送特定的控制参 数；所述的机械臂驱动程序模块（9)根据特定的控制参数调用机械臂运动IP核发生器模块 (10)来产生特定的控制信号和PWM波形，进而实现对智能助残轮椅的机械手臂进行控制。
5. 根据权利要求1所述的基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，Zedboard 嵌入式web服务器子系统（2)还连接有无线路由（14)，所述的平板电脑监控台子系统（1) 通过无线路由器（14)搭建无线局域网，通过浏览器输入智能助残轮椅控制系统的IP地址 指定访问web服务器的默认网页，通过网页得到智能助残轮椅USB摄像头（13)获取并通过 网络摄像机应用程序模块（12)压缩处理后的实时画面，并通过网页控制按钮来控制智能 助残轮椅的运动状态。
6. 根据权利要求1所述的基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，所述的 Zedboard嵌入式web服务器子系统（2)，通过编译移植嵌入式web服务器为Zedboard系统 提供网络访问功能，通过开发监控控制网页，使得平板电脑监控台子系统（1)可以通过网 页来进行监控和控制智能助残轮椅的运动状态。
7. 根据权利要求1所述的一种基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，所述的 Zedboard嵌入式web服务器子系统（2)安装Boa单线程HTTP服务器。
8. 根据权利要求2或3所述的一种基于wifi的智能助残轮椅控制系统，其特征在于，所 述的网络摄像机应用程序模块（12)为Μ-JPEG编码软件mipg-streamer。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的一种基于wifi的智能助残轮椅控制系统的控制方 法，其特征在于，包括下述步骤： 51、 将平板电脑监控台的网口和无线路由器（14)的LAN 口通过网线连接，然后分别给 平板电脑监控台和无线路由器上电并初始化，设置无线参数，开启无线路由器（14)的无线 功能，构建平板电脑监控台子系统（1)的无线局域网络； 52、 将Zedboard嵌入式系统配备智能助残轮椅，通过编译移植，为嵌入式系统搭建配 置Zedboard嵌入式web服务器子系统（2)，所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统（2) 选择安装Boa单线程HTTP服务器，并开发集成实现控制和监控功能的特定网页，然后将其 放入web服务器默认的路径； 53、 在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统（2)上搭建一个网络摄像机子系统 (11) ，所述的网络摄像机子系统（11)包括网络摄像机应用程序模块（12)和USB摄像头 (13)，启用USB摄像头（13)实时采集现场图像； 54、 在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统（2)中安装网络摄像机应用程序模块 (12) ，所述的网络摄像机应用程序选用Μ-JPEG编码软件mipg-streamer，该网络摄像机应 用程序模块（12)将USB摄像头（13)实时采集的视频数据压缩后传送至固定的缓存目录， 以供网页中的一个名为cambozola的流媒体播放器来访问； 55、 在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统（2)上搭建一个轮椅运动控制子系统 (3)，包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的轮椅CGI程序模块（4)、轮椅发生器驱动 程序模块（5)和轮椅IP核PWM发生器模块（6); 56、 在所述的Zedboard嵌入式web服务器子系统（2)上搭建一个机械臂控制子系统 (7)，包括用于实现智能助残轮椅不同运动功能的机械臂CGI程序模块（8)、机械臂驱动程 序模块（9)和机械臂运动IP核发生器模块（10); 57、 分别编写智能助残轮椅不同运动功能的CGI程序，连接至监控网页的运动状态控 制按键； 58、 在Zedboard的可编程逻辑PL中编写IP核PWM发生器和为该IP核PWM发生器编 写相应的Linux驱动程序，然后为该驱动程序提供相应的接口供CGI程序进行调用； 59、 在Zedboard的可编程逻辑PL中编写机械臂运动IP核发生器模块和为该IP核发 生器模块编写相应的Linux驱动程序，然后为该驱动程序提供相应的接口供CGI程序进行 调用； S10、轮椅运动控制子系统（3)通过点击平板电脑监控台的监控网页上运动状态控制 按键来运行，当单击一个运动控制按键时，则在服务器后台调用一个相应的CGI程序，然后 CGI程序解析运动控制命令，给PWM发生器驱动程序传送特定的参数，这样PWM发生器驱动 程序就会驱动PL上的PWM模块产生对应的用于控制智能助残轮椅电机运动方向的方向信 号和控制智能助残轮椅电机转速的PWM波，从而实现控制智能助残轮椅的前后、转弯、变速 运行； S11、机械臂控制子系统（7)通过点击平板电脑监控台的监控网页上运动状态控制按 键来运行，当单击一个运动控制按键时，则在服务器后台调用一个相应的CGI程序，然后 CGI程序解析运动控制命令，给机械臂驱动程序模块传送特定的参数，这样机械臂驱动程序 程序就会驱动PL上的机械臂运动IP核发生器模块产生对应的用于智能助残轮椅电机运动 方向的方向信号和控制智能助残轮椅电机转速的PWM波，从而实现控制智能助残轮椅的机 械臂对物品的抓取。
10.根据权利要求9所述的一种基于wifi的智能助残轮椅控制系统的控制方法，其特征 在于，在步骤S10中所述实现对智能助残轮椅的前后、转弯、变速运行的控制方式具体为： 当智能助残轮椅电机运动方向信号一致时，并且电机转速相同时，可以实现智能助残 轮椅的前后运动； 当智能助残轮椅电机运动方向信号一致时，并且电机转速不同时可以实现智能助残轮 椅的差速转弯； 当智能助残轮椅电机运动方向信号不一致时，实现智能助残轮椅的原地转弯； 当智能助残轮椅在前进或者后退时，改变PWM波的占空比可以实现智能助残轮椅的变 速； 步骤S11中，所述实现对智能助残轮椅的机械臂末端的运动方向和速度。
【文档编号】G05B19/418GK104090538SQ201410262191
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】田联房, 秦传波, 杜启亮, 张勤 申请人:华南理工大学