本實用新型屬于輪椅控制技術領域，具體涉及一種輪椅控制裝置。

背景技術：

隨著社會進步以及人口素質的不斷提高,社會中的一部分功能障礙群體包括老年人、殘疾人和病人使用輪椅提高他們的行動自由度，輪椅越來越受到人們的重視，輪椅功能的多樣化、便捷化也直接改變著輪椅使用者的生活質量。而現有的輪椅控制也還存在一些缺點：首先，現有輪椅控制模式單一，只能使用操作桿進行控制，因此，當單一的控制模式出現問題時則不能操控輪椅，使輪椅停止在半路上，從而給輪椅使用者帶來困擾；其次，現有的輪椅是通過眼睛目測或者單一的避障模塊來前行道路上是否存在障礙物，不能多方位的檢測障礙物，對于視力不好人群不能及時發現障礙物，造成輪椅的傾斜或倒歪；另外，現有的輪椅也不能給出使用者所在的經度、緯度和海拔高度等位置信息，在外出的過程中，一旦遇到意外情況，輪椅使用者被困在某個區域，輪椅使用者不能把所處的位置信息發送給他人，從而容易錯失最佳的救援時間；另外，輪椅只能在白天光線充足時才能正常使用，人們在光線暗的地方無法操作輪椅前行，其使用環境和條件收到限制，不能很好地滿足人們的需求。因此，現如今缺少一種結構簡單、成本低、設計合理的輪椅控制裝置，集語音控制模塊、紅外遙控控制模塊和操作桿控制模塊為一體，通過設置超聲波測距模塊和紅外避障模塊實現輪椅的避障，增加輪椅控制的穩定性和便捷性。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種輪椅控制裝置，本實用新型結構簡單、成本低、設計合理，集紅外遙控控制模塊、操作桿控制模塊和語音控制模塊為一體，通過設置超聲波測距模塊和紅外避障模塊實現輪椅的避障，增加輪椅控制的穩定性和便捷性，實用性強，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種輪椅控制裝置，其特征在于：包括微控制器以及與微控制器相接的液晶觸摸屏和通信模塊，通信模塊與手機進行無線通信，所述微控制器的輸入端接有GPS定位模塊、避障模塊、用于發送控制命令的控制模塊和用于選擇控制模式的按鍵操作電路，所述微控制器的輸出端接有報警電路、LED燈和電機控制模塊，所述避障模塊包括超聲波測距模塊和紅外避障模塊，所述控制模塊包括用紅外遙控器控制輪椅的紅外遙控控制模塊、用操作桿控制輪椅的操作桿控制模塊和用語音控制輪椅的語音控制模塊，所述紅外遙控控制模塊包括紅外遙控器和用于無線接收紅外遙控器信號的紅外接收模塊，所述電機模塊包括電機驅動電路以及與電機驅動電路輸出端相接的第一電機和第二電機，所述超聲波測距模塊與微控制器相接，所述紅外避障模塊、紅外接收模塊、操作桿控制模塊和語音控制模塊的輸出端均與微控制器的輸入端相接，所述電機驅動電路的輸入端與微控制器的輸出端相接，所述GPS定位模塊的輸入端接有GPS天線；

所述語音控制模塊包括芯片LD3320，所述芯片LD3320的第41引腳、第40引腳、第39引腳和第43引腳均與微控制器相接，所述芯片LD3320的第48引腳分兩路，一路經電阻R14與3.3V電源輸出端相接，另一路與微控制器相接；所述芯片LD3320的第46引腳經電阻R10與3.3V電源能輸出端相接，所述芯片LD3320的第47引腳經電阻R12與3.3V電源能輸出端相接。

上述的一種輪椅控制裝置，其特征在于：所述超聲波測距模塊包括超聲波發射電路和超聲波接收電路，所述超聲波發射電路包括芯片NE555、芯片CD4069和超聲波發射探頭LS1，所述超聲波接收電路包括型號為LM311的運放LM1、型號為LM311的運放LM2、型號為LM311的運放LM3和超聲波接收探頭LS2。

上述的一種輪椅控制裝置，其特征在于：所述紅外避障模塊包括TCRT5000紅外避障模塊。

上述的一種輪椅控制裝置，其特征在于：所述GPS定位模塊包括芯片NEO-5Q。

上述的一種輪椅控制裝置，其特征在于：所述電機驅動電路包括芯片LN298。

上述的一種輪椅控制裝置，其特征在于：所述通信模塊包括TC35i模塊。

上述的一種輪椅控制裝置，其特征在于：所述微控制器包括LPC2131單片機。

本實用新型與現有技術相比具有以下優點：

1、本實用新型通過設置紅外遙控控制模塊、操作桿控制模塊和語音控制模塊，輪椅使用者可以通過紅外遙控器、操作桿和語音實現對輪椅運動的控制，不僅適用于多種人群的使用，而且保證了輪椅控制的多樣性，避免單一控制方式的缺陷，提高輪椅控制的穩定性。

2、通過設置GPS定位模塊和通信模塊，能夠實時檢測輪椅使用者所處的經度、緯度和海拔高度等位置信息，且通過通信模塊將輪椅使用者的位置信息發送至他人手機上，方便其他人實時獲得輪椅使用者的位置，在出現意外時能獲得及時的營救。

3、本實用新型通過設置紅外避障模塊和超聲波測距模塊，能夠實時檢測輪椅的前方是否存在障礙物，如果輪椅前方存在障礙物，則微控制器通過報警電路提醒輪椅使用者，輪椅使用者避開障礙物，防止輪椅發生傾斜或倒歪而造成使用者的無法行進，紅外避障模塊可以近距離感知前方是否有障礙物，而超聲波測距模塊雖然在測量距離上比紅外避障模塊大，可以感知較遠處是否有障礙物，但當需要感測近距離障礙物時明顯不如紅外避障模塊，因而可以運用紅外避障模塊的近距離感測的特點來彌補超聲波測距模塊對近距離的缺陷，將兩者結合應用輪椅上，提高輪椅的避障性能。

4、本實用新型通過設置LED燈，一方面可以起到照明的作用，另一方對于視力不好的人可通過LED燈避免路人的碰撞，這樣增大輪椅的適用范圍，方便輪椅使用者操作。

綜上所述，本實用新型結構簡單、成本低、設計合理，集紅外遙控控制模塊、操作桿控制模塊和語音控制模塊為一體，通過設置超聲波測距模塊和紅外避障模塊實現輪椅的避障，增加輪椅控制的穩定性和便捷性，實用性強，便于推廣使用。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路原理框圖。

圖2為本實用新型語音控制模塊的電路原理圖。

圖3為本實用新型超聲波測距模塊的電路原理圖。

附圖標記說明:

1—微控制器； 2-1—GPS天線； 2-2—GPS定位模塊；

3—超聲波測距模塊； 4—紅外避障模塊； 5—紅外遙控器；

6—紅外接收模塊； 7—操作桿控制模塊； 8—語音控制模塊；

9—電機驅動電路； 10—第一電機； 11—第二電機；

12—報警電路； 13—LED燈； 14—按鍵操作電路；

15—通信模塊； 16—手機； 17—液晶觸摸屏。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，本實用新型包括微控制器1以及與微控制器1相接的液晶觸摸屏17和通信模塊15，通信模塊15與手機16進行無線通信，所述微控制器1的輸入端接有GPS定位模塊2-2、避障模塊、用于發送控制命令的控制模塊和用于選擇控制模式的按鍵操作電路14，所述微控制器1的輸出端接有報警電路12、LED燈13和電機控制模塊，所述避障模塊包括超聲波測距模塊3和紅外避障模塊4，所述控制模塊包括用紅外遙控器控制輪椅的紅外遙控控制模塊、用操作桿控制輪椅的操作桿控制模塊7和用語音控制輪椅的語音控制模塊8，所述紅外遙控控制模塊包括紅外遙控器5和用于無線接收紅外遙控器5信號的紅外接收模塊6，所述電機模塊包括電機驅動電路9以及與電機驅動電路9輸出端相接的第一電機10和第二電機11，所述超聲波測距模塊3與微控制器1相接，所述紅外避障模塊4、紅外接收模塊6、操作桿控制模塊7和語音控制模塊8的輸出端均與微控制器1的輸入端相接，所述電機驅動電路9的輸入端與微控制器1的輸出端相接，所述GPS定位模塊2-2的輸入端接有GPS天線2-1。

所述語音控制模塊8包括芯片LD3320，所述芯片LD3320的第41引腳、第40引腳、第39引腳和第43引腳均與微控制器1相接，所述芯片LD3320的第48引腳分兩路，一路經電阻R14與3.3V電源輸出端相接，另一路與微控制器1相接；所述芯片LD3320的第46引腳經電阻R10與3.3V電源能輸出端相接，所述芯片LD3320的第47引腳經電阻R12與3.3V電源能輸出端相接。

實際接線中，所述芯片LD3320的第18引腳經并聯的電容C18和電容C19接地，所述芯片LD3320的第20引腳經電容C12與電阻R15的一端相接，所述芯片LD3320的第21引腳分兩路，一路與電阻R15的另一端相接，另一路經并聯的電阻R11和電容C13與芯片LD3320的第22引腳相接；所述芯片LD3320的第12引腳分兩路，一路經并聯的電容C9和電容C7接地，另一路與電阻R5一端相接；所述芯片LD3320的第10引腳與電容C8的一端相接，所述電容C8的另一端分兩路，一路經電阻R6接地，另一路與麥克風接口MIC的一端相接；所述芯片LD3320的第9引腳與電容C6的一端相接，所述電容C6的另一端分兩路，一路與電阻R5的另一端相接，另一路與麥克風接口MIC的另一端相接。

本實施例中，所述超聲波測距模塊3包括超聲波發射電路和超聲波接收電路，所述超聲波發射電路包括芯片NE555、芯片CD4069和超聲波發射探頭LS1，所述超聲波接收電路包括型號為LM311的運放LM1、型號為LM311的運放LM2、型號為LM311的運放LM3和超聲波接收探頭LS2。

實際接線中，所述芯片NE555的第4引腳與微控制器1相接，所述芯片NE555的第7引腳分兩路，一路經電阻R4與芯片NE555的第2引腳和第6引腳的連接端相接，另一路與滑動電阻R25的一個固定端相接；所述滑動電阻R25的另一個固定端和滑動電阻R25的滑動端均與5V電源輸出端相接，所述芯片NE555的第6引腳還經過電容C11接地，所述芯片NE555的第5引腳經電容C20接地，所述芯片NE555的第3引腳與芯片CD4069的第1引腳、第3引腳和第5引腳的連接端相接，所述芯片CD4069的第2引腳和第4引腳的連接端經電容C5與超聲波發射探頭LS1的一端相接，所述芯片CD4069的第6引腳與所述芯片CD4069的第9引腳和第11引腳的連接端相接，所述芯片CD4069的第8引腳和第10引腳的連接端與超聲波發射探頭LS1的另一端相接。

實際接線中，所述運放LM3的同相輸入端經電阻R18與電容C15的一端相接，所述電容C15的另一端分兩路，一路經電阻R23接地，另一路與超聲波接收探頭LS2的一端相接；所述超聲波接收探頭LS2的另一端接地，所述運放LM3的反相輸入端經電容C17接地，所述運放LM3的輸出端分兩路，一路經電阻R7與運放LM3的同相輸入端相接，另一路經電阻R17與運放LM2的同相輸入端相接；所述運放LM2的反相輸入端分兩路，一路經電阻R21與5V電源輸出端相接，另一路經電阻R22接地；所述運放LM2的輸出端與運放LM1的同相輸入端相接，所述運放LM1的反相輸入端分兩路，一路經電阻R20與5V電源輸出端相接，另一路經電阻R24接地；所述運放LM1的輸出端與微控制器1相接。

本實施例中，所述紅外避障模塊4包括TCRT5000紅外避障模塊。

本實施例中，所述GPS定位模塊2-2包括芯片NEO-5Q。

本實施例中，所述電機驅動電路9包括芯片LN298。

本實施例中，所述通信模塊15包括TC35i模塊。

本實施例中，所述微控制器1包括LPC2131單片機。

本實用新型使用時，通過液晶觸摸屏17預先設定遠障礙物距離閾值，使用者通過按鍵操作電路14選擇紅外遙控器控制模式、操作桿控制模式或語音控制模式，當輪椅使用者選擇紅外遙控器控制模式時，超聲波測距模塊3實時檢測輪椅前方遠處的障礙物并將采集到的遠障礙物距離發送至微控制器1，紅外避障模塊4實時檢測輪椅前方近處的障礙物并將采集到的近障礙物信號發送至微控制器1，運用紅外避障模塊4的近距離感測的特點來彌補超聲波測距模塊3對近距離障礙物測量的缺陷，將兩者結合應用輪椅上提高輪椅的避障性能，微控制器1將接收到的遠障礙物距離與預先設定的遠障礙物距離閾值進行比較判斷，當紅外避障模塊4未采集到近障礙物信號或當超聲波測距模塊3檢測的遠障礙物距離大于預先設定的遠障礙物距離閾值時，使用者使用紅外遙控器5發出前行命令，紅外接收模塊6接收紅外遙控器5發出的前行命令并將前行命令發送至微控制器1，微控制器1通過電機驅動電路9控制第一電機10和第二電機11的轉動，完成輪椅的前行動作，當紅外避障模塊4采集到近遠障礙物信號或當超聲波測距模塊3檢測的遠障礙物距離小于預先設定的遠障礙物距離閾值時，微控制器1控制報警電路12報警給輪椅使用者提醒，使用者使用紅外遙控器5發出轉彎命令，紅外接收模塊6接收紅外遙控器5發出的轉彎命令并將轉彎命令發送至微控制器1，微控制器1通過電機驅動電路9控制第一電機10和第二電機11的轉動，完成輪椅的轉彎動作；當使用者選擇操作桿控制模式時，通過操作桿控制模塊7發送對輪椅前行或轉彎的控制命令，微控制器1接收操作桿控制模塊7的控制信號并通過電機驅動電路9控制第一電機10和第二電機11的轉動，完成輪椅的前行動作和轉彎動作；當使用者選擇語音控制模式時，使用語音控制模塊8發送對輪椅前行或轉彎的控制命令，微控制器1接收語音控制模塊8的語音信號并通過電機驅動電路9控制第一電機10和第二電機11的轉動，完成輪椅的前行動作和轉彎動作；在輪椅運動的過程中，GPS天線2-1將接收到的衛星信號送入GPS定位模塊2-2，GPS定位模塊2-2將采集到的輪椅使用者所處的經度、緯度和海拔高度等位置信息發送至微控制器1，當遇到意外情況時，將通信模塊15的電源接通，使得通信模塊15工作，微控制器1將GPS定位模塊2-2發送的輪椅使用者所處的經度、緯度和海拔高度等位置信息通過通信模塊15傳輸至他人隨身攜帶的手機16上，讓他人可以獲悉輪椅使用者的準確位置，便于獲得及時的救援工作；當處于光線較暗的地方或夜晚時，微控制器1控制LED燈13工作，可以起到照明的作用，同時避免路人的碰撞；另外，液晶觸摸屏17能夠對輪椅使用者所處的經度、緯度和海拔高度等位置信息進行實時顯示，方便查看。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。