一種運輸工具的控制方法和控制系統及電動輪椅與流程

文檔序號：11086683閱讀：785來源：國知局

導航： X技術> 最新專利>自行車,非機動車裝置制造技術

本發明涉及運輸工具領域技術，特別是涉及一種運輸工具的控制方法和控制系統及電動輪椅。

背景技術：

目前，對車輛的動力和方向的控制主流方式為：

1)以騎車自行車為代表，主要利用方向盤進行方向控制，使用加力踏板以加大油門和變速齒輪檔位等實現動力輸出及傳動控制；

2)以電動獨輪車等為代表，使用重力感應器的車輛，則利用重力感應陀螺儀進行方向和動力控制；

以上所述運輸工具的控制系統已比較符合人的自然行為，使用者通過簡單學習即可采用。

然后，生活中常用的運輸工具，如手推車，在方向與動力控制上沒有好的解決方法,目前較好的解決方法有：

1)在扶手輛車設置動力檔位開關和方向開關，該方案主要缺點:(1)難以進行細粒度的檔位控制；(2)與使用者的自然習慣和人體力學相違背；

2)電動輪椅使用方向手柄進行方向控制，該方案的主要缺點是:(1)不適合陪護人員使用；(2)對自然障礙特別是進行阻力的反饋遲鈍；

當前，廣泛應用于機場的行李推車，具有良好的安全自動剎車特性，適合當前機場路況較好推行阻力較小的場景，但是其需要保持下壓解除剎車，然后推行的設計特征，也帶來了如下缺點：1)下壓動作不符合使用者習慣，所以依然需要一個學習過程，雖然比較短暫；2)不方便拉動推桿逆向反向運行；3)該方案應用在復雜路況下，下壓動作會影響推行動作。

總體來說，上述的各種操作方式不夠簡單，操作相對復雜，本領域的技術人員應當研究更為簡單而符合使用者自然習慣相符合的操作方式。

應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本申請的技術方案進行清楚、完整的說明，并方便本領域技術人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本申請的背景技術部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知。

技術實現要素：

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種操作方式更簡單的運輸工具的控制方法和控制系統，及電動輪椅。

為實現上述目的，本發明提供了一種運輸工具的控制方法，包括步驟：

壓力感應設備采集運輸工具受到的外界壓力的方向和大小，將其轉換成壓力信號后，發送給分析和控制器；

分析和控制器接收并分析該壓力信號，將其生成與外界壓力的方向和大小相對應的控制信號后，發送給控制設備；

控制設備接收該控制信號，并控制運輸工具向與該外界壓力相當的方向運動。

進一步的，當左壓力感應設備和右壓力感應設備采集到向前、向后、向左或向右方向的外界壓力時；

所述控制設備將根據接收到的控制信號，控制運輸工具向前、向后、向左或向右運動。本方案中，該分析和控制器生成的控制信號是依據壓力感應設備采集到的外界壓力的方向和大小進行生成的，甚至連最終控制運輸工具運行的運動方向都與采集到的外界壓力的方向相關聯，這符合人類的自然習慣，使得使用者能夠通過簡單的學習即可完成運輸工具的使用。

進一步的，當左壓力感應設備和右壓力感應設備均采集到向前方向的外界壓力，且兩個外界壓力的大小相當時，所述控制設備將控制運輸工具向前運動；

當左壓力感應設備和右壓力感應設備均采集到向后方向的外界壓力，且兩個外界壓力的大小相當時，所述控制設備將控制運輸工具向后運動。本方案中，使用者在需要控制運輸工具向前運動時，只需要對左壓力感應設備和右壓力感應設備施加向前方向的壓力，且兩個壓力大致相當，即可控制其向前運動；兩個壓力的差值在預設的閾值之內，即可認為兩個壓力大小相當。

進一步的，當左壓力感應設備和右壓力感應設備均采集到向前或向后方向的外界壓力，且左外界壓力不等于右外界壓力時，將認定該外界壓力的方向為前左、前右、后左或后右，并通過所述控制設備控制運輸工具向前左、向前右、向后左或向后右方向運動；

當左壓力感應設備和右壓力感應設備均未采集到外界壓力時，所述控制設備將控制運輸工具制動。本方案中，該外界壓力在左壓力感應設備和右壓力感應設備的施加方向主要為向前或向右，但是由于施加的力度不同，故而可以認為其“合力”是前左、前右、后左或后右的，從而控制運輸工具進行轉向，這樣的控制轉向方式，與“人力推車”等的方向控制并無大的區別，而僅在其動力主要由電力等非人力完成動力輸出，使用者根據自然規律和習慣可以快速學會并完成控制，操作便利。

進一步的，當左壓力感應設備和右壓力感應設備均采集到向前的外界壓力，且左外界壓力大于右外界壓力時，則認為采集到的外界壓力的方向為向前右方向；

當左壓力感應設備和右壓力感應設備均采集到向前的外界壓力，且左外界壓力小于右外界壓力時，則認為采集到的外界壓力的方向為向前左方向；

當左壓力感應設備和右壓力感應設備均采集到向后的外界壓力，且左外界壓力大于右外界壓力時，則認為采集到的外界壓力的方向為向后右方向；

當左壓力感應設備和右壓力感應設備均采集到向后的外界壓力，且左外界壓力小于右外界壓力時，則認為采集到的外界壓力的方向為向后左方向。本方案中，具體分析了外界方向的界定方法。

進一步的，當左壓力感應設備采集到向前的左外界壓力，且右壓力感應設備采集到向后的右外界壓力時，則認為采集到的外界壓力為向右方向；

當左壓力感應設備采集到向后的左外界壓力，且右壓力感應設備采集到向前的右外界壓力時，則認為采集到的外界壓力為向左方向。本方案中，具體分析了外界方向界定的部分方法，其中，其外界壓力的界定主要與左外界壓力和右外界壓力的合力向關聯；另外，在本方案中，其實根據左外界壓力和右外界壓力向前或向右施加的力的大小不同，可以控制運輸工具原地轉向，或者前進轉向，或者后退轉向，轉向方式明白易懂，使用者可以快速學會并很好實施。

本發明還提供一種使用了本發明任一公開的控制方法的控制系統，包括：

壓力感應設備，包括第一壓力感應設備和第二壓力感應設備，用于采集運輸工具受到的外界壓力的方向和大小，將其轉換成壓力信號后，發送給分析和控制器；

分析和控制器，用于接收并分析該壓力信號，將其生成與外界壓力的方向和大小相對應的控制信號后，發送給控制設備；

控制設備，包括動力輸出裝置、制動裝置和方向控制裝置，用于接收該控制信號，并控制運輸工具根據控制信號進行運行控制。

本發明還提供了一種使用本發明任一公開的控制方法的電動輪椅，包括：

裝備有左壓力感應設備的左側握桿，以及裝備有右壓力感應設備的右側握桿；

設置在電動輪椅內部的分析和控制器，用于接收并分析該壓力信號，將其生成與外界壓力的方向和大小相對應的控制信號后，發送給控制設備；

設置在電動輪椅內部的的控制設備，包括動力輸出裝置、制動裝置和方向控制裝置，用于接收該控制信號，并控制運輸工具根據控制信號進行運行控制。本方案中，該電動輪椅區別于現有的電動輪椅，而適宜陪護人員使用，并且由于該電動輪椅的運動是根據施加在左側握桿和右側握桿上的壓力而實現控制的，陪護人員對于自然障礙可以很好的進行規避，無需擔心向某個方向運行過度而被障礙卡住無法退出等問題的發生，操作便利而靈敏。

進一步的，還包括：

設置在電動輪椅左前部的左前側萬向輪，設置在電動輪椅右前部的右前側萬向輪；

設置在電動輪椅后左側的左后側電動輪，所述左后側電動輪將根據所述左側握桿采集到的外界壓力的方向和大小，而確定運行方向和動力輸出的力度；

設置在電動輪椅后左側的右后側電動輪，所述右后側電動輪將根據所述右側握桿采集到的外界壓力的方向和大小，而確定運行方向和動力輸出的力度。本方案中，該電動輪椅的操作其實與手動推椅的操作方式非常接近，左側施加的壓力大一些，則左側電動輪的前進動力輸出就大一些，而通過施加力的大小不同，便能夠輕易的控制電動輪椅前進、后退和轉向等操作，無需擔心操作太過復雜的問題，陪護人員或者家人等可以很方便的學會并使用該電動輪椅，并且由于非人力驅動的管理，陪護人員所需付出的力氣很小，無須擔心體力問題；而萬向輪的設置將使得轉向更為輕松。

進一步的，所述左后側電動輪和右后側電動輪的車輪方向固定，只能進行前進后退和動力輸出大小調整；

所述電動輪椅的內部還設置有電動蓄電池，用于為所述左后側電動輪和右后側電動輪提供動力。本方案中，該左后側電動輪和右后側電動輪的車輪方向固定，如此，在左側握桿和右側握桿上施加的壓力將以向前或向后方向為主，轉向則將通過兩側施加大小不同的力而輕易完成控制，操作便利；而該電動蓄電池的使用，將為電動輪椅提供動力。

本發明的有益效果是：本發明由于設置了壓力感應設備用于采集運輸工具受到的外界壓力的方向和大小，從而控制運輸工具的運動；其中，該運輸工具的運動方向將與外界壓力的方向相當，例如，手推車，你可以根據自己的意愿將自己的力氣施加到手推車車體上，并控制其按照自己的所想去運動，當然，這里說的相當是一個近似的描述，使用者的壓力方向與運動方向基本處于同一水平區間即可，不一定是完全一致，而其中的誤差將由該分析和控制器進行分析和處理；如此設計的運輸工具，將更符合人的自然行為和自然習慣，即符合人體力學，使用者通過簡單學習即可使用，這將區別于剎車踏板和油門踏板的操作方式，并且更易學習，可以近似的認為就是人力推車，但是該推車是通過動力控制的，無需完全靠人力推動，操作方便。

參照后文的說明和附圖，詳細公開了本申請的特定實施方式，指明了本申請的原理可以被采用的方式。應該理解，本申請的實施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附權利要求的精神和條款的范圍內，本申請的實施方式包括許多改變、修改和等同。

針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特征。

應該強調，術語“包括/包含”在本文使用時指特征、整件、步驟或組件的存在，但并不排除一個或更多個其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。

附圖說明

所包括的附圖用來提供對本申請實施例的進一步的理解，其構成了說明書的一部分，用于例示本申請的實施方式，并與文字描述一起來闡釋本申請的原理。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：

圖1一種運輸工具的控制方法的流程圖；

圖2是本發明一種使用了本發明任一公開的控制方法的控制系統的示意圖；

圖3是本發明一種使用了本發明任一公開的控制方法的電動輪椅的示意圖。

附圖說明：1、第一壓力感應設備；2、第二壓力感應設備；3、分析和控制器；4、動力輸出裝置；5、制動裝置；6、方向控制裝置；31、左側握桿；32、右側握桿；33、左前側萬向輪；34、右前側萬向輪；35、左后側電動輪；36、右后側電動輪；37、電動蓄電池。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。

圖1一種運輸工具的控制方法的流程圖，參見圖1所示的實施例，該運輸工具的控制方法，包括步驟：

S1:壓力感應設備采集運輸工具受到的外界壓力的方向和大小，將其轉換成壓力信號后，發送給分析和控制器；

S2:分析和控制器接收并分析該壓力信號，將其生成與外界壓力的方向和大小相對應的控制信號后，發送給控制設備；

S3:控制設備接收該控制信號，并控制運輸工具向與該外界壓力相當的方向運動。

通過壓力感應器感知，施壓力者在運輸工具特定部位的壓力方向、壓力大小，對運輸工具進行運動控制，該特定部位可以是手推握桿等部位。

本實施例優選的，在該步驟S3中，當左壓力感應設備和右壓力感應設備采集到向前、向后、向左或向右方向的外界壓力時；

本實施例優選的，在該步驟S3中，當左壓力感應設備和右壓力感應設備均采集到向前方向的外界壓力，且兩個外界壓力的大小相當時，所述控制設備將控制運輸工具向前運動；

本實施例優選的，在該步驟S3中，當左壓力感應設備和右壓力感應設備均采集到向前或向后方向的外界壓力，且左外界壓力不等于右外界壓力時，將認定該外界壓力的方向為前左、前右、后左或后右，并通過所述控制設備控制運輸工具向前左、向前右、向后左或向后右方向運動；

本實施例優選的，在該步驟S3中，當左壓力感應設備和右壓力感應設備均采集到向前的外界壓力，且左外界壓力大于右外界壓力時，則認為采集到的外界壓力的方向為向前右方向；

當左壓力感應設備和右壓力感應設備均采集到向前的外界壓力，且左外界壓力小于右外界壓力時，則認為采集到的外界壓力的方向為向前左方向；

當左壓力感應設備和右壓力感應設備均采集到向后的外界壓力，且左外界壓力大于右外界壓力時，則認為采集到的外界壓力的方向為向后右方向；

本實施例優選的，在該步驟S3中，當左壓力感應設備采集到向前的左外界壓力，且右壓力感應設備采集到向后的右外界壓力時，則認為采集到的外界壓力為向右方向；

本方案中的控制方式，是指使用者的運輸工具部件的推拉等常見動作而對運輸工具產生的壓力，這里特指為實現運輸工具水平運動，而在施加的水平壓力，即壓力的方向可以近似認為與運輸工具運動方向水平，以與汽車油門踏板區分。

本方案的控制器基于采集使用者對運輸工具的不同部位的壓力、壓力大小、壓力方向等，分析出使用者期望通過對運輸工具的推拉動作所產生的運動效果，進而對運輸工具的方向設施、動力設施、制動設施等做出調度，實現如轉向、加力運動、剎車等輔助效果。

本方案不同與汽車的剎車踏板、油門踏板等，其壓力方向與車輛運動方向不一致，本方案中使用者的壓力方向與運動方向基本處于同一水平空間，例如使用者施加向前的力用于控制運輸工具的前向運動。

為進一步說明本技術效果的特征，使用本方案中其運動方向加速度方向用戶對運輸工具的施力方向，基本處于同一水平空間。

運動控制包含：方向控制、運動速度控制(動力設施的動力輸出大小控制)、制動控制(剎車)等。

圖2是本發明一種使用了本發明任一公開的控制方法的控制系統的示意圖，參考圖2所示的實施例，結合圖1可知：該控制系統，包括：

壓力感應設備，包括第一壓力感應設備1和第二壓力感應設備2，用于采集運輸工具受到的外界壓力的方向和大小，將其轉換成壓力信號后，發送給分析和控制器3；

分析和控制器3，用于接收并分析該壓力信號，將其生成與外界壓力的方向和大小相對應的控制信號后，發送給控制設備；

控制設備，包括動力輸出裝置4、制動裝置5和方向控制裝置6，用于接收該控制信號，并控制運輸工具根據控制信號進行運行控制。

本發明的有益效果是：本發明通過設置第一壓力感應設備和第二壓力感應設備，如此將能夠通過兩個壓力感應設備采集到的運輸工具受到的外界壓力的方向和大小，而獲知使用者的操作意愿，從而控制運輸工具的運動；其中，該運輸工具的運動方向將與外界壓力的方向相當，例如，手推車，你可以根據自己的意愿將自己的力氣施加到手推車車體上，并控制其按照自己的所想去運動，當然，這里說的相當是一個近似的描述，使用者的壓力方向與運動方向基本處于同一水平區間即可，不一定是完全一致，而其中的誤差將由該分析和控制器進行分析和處理；如此設計的運輸工具，將更符合人的自然行為和自然習慣，即符合人體力學，使用者通過簡單學習即可使用，這將區別于剎車踏板和油門踏板的操作方式，并且更易學習，可以近似的認為就是人力推車，但是該推車是通過動力控制的，無需完全靠人力推動，操作方便。

圖3是本發明一種使用了本發明任一公開的控制方法的電動輪椅的示意圖，參考圖3所示的實施例，結合圖1和圖2可知：

本發明還提供了一種使用本發明任一公開的控制方法的電動輪椅，包括：

裝備有左壓力感應設備的左側握桿31，以及裝備有右壓力感應設備的右側握桿32；

設置在電動輪椅內部的分析和控制器(圖中未示出)，用于接收并分析該壓力信號，將其生成與外界壓力的方向和大小相對應的控制信號后，發送給控制設備；

設置在電動輪椅內部的的控制設備(圖中未示出)，包括動力輸出裝置(圖中未示出)、制動裝置(圖中未示出)和方向控制裝置(圖中未示出)，用于接收該控制信號，并控制運輸工具根據控制信號進行運行控制。

當然，該分析和控制器、動力輸出裝置、制動裝置和方向控制裝置的設置只要適用即可，設置在哪里都沒有，無需拘泥。

本實施例優選的，該電動輪椅還包括：

設置在電動輪椅左前部的左前側萬向輪33，設置在電動輪椅右前部的右前側萬向輪34；

設置在電動輪椅后左側的左后側電動輪35，所述左后側電動輪35將根據所述左側握桿31采集到的外界壓力的方向和大小，而確定運行方向和動力輸出的力度；

設置在電動輪椅后左側的右后側電動輪36，所述右后側電動輪36將根據所述右側握桿32采集到的外界壓力的方向和大小，而確定運行方向和動力輸出的力度。本方案中，該電動輪椅的操作其實與手動推椅的操作方式非常接近，左側施加的壓力大一些，則左側電動輪的前進動力輸出就大一些，而通過施加力的大小不同，便能夠輕易的控制電動輪椅前進、后退和轉向等操作，無需擔心操作太過復雜的問題，陪護人員或者家人等可以很方便的學會并使用該電動輪椅，并且由于非人力驅動的管理，陪護人員所需付出的力氣很小，無須擔心體力問題；而萬向輪的設置將使得轉向更為輕松。

本實施優選的，左后側電動輪35和右后側電動輪36的車輪方向固定，只能進行前進后退和動力輸出大小調整；

所述電動輪椅的內部還設置有電動蓄電池37，用于為所述左后側電動輪35和右后側電動輪36提供動力。本方案中，該左后側電動輪和右后側電動輪的車輪方向固定，如此，在左側握桿和右側握桿上施加的壓力將以向前或向后方向為主，轉向則將通過兩側施加大小不同的力而輕易完成控制，操作便利；而該電動蓄電池的使用，將為電動輪椅提供動力。

其中，在電動輪椅上實施本提案以方便看護人員使用，其主要特征是看護人員通過對電動輪椅后側的握桿的推拉，施加對握桿的壓力，以實現對電動輪椅的運動控制。

1)動力輸出方向控制：當左側握桿31受到前向運動壓力(推握桿)，則控制左后側電動輪35進行前向運動輸出；當左側握桿31受到后向運動壓力(拉握桿)，則控制左后側電動輪35進行后向運動

2)動力輸出大小控制：左側握桿31受到的壓力越大，則左后側電動輪35輸出的動力也越大

右側握桿32對右后側電動輪36的控制與此相同。

通過左側握桿31和右側握桿32對左后側電動輪35和右后側電動輪36的控制，可以實現對電動輪椅的運動控制：

1)轉向控制

1)施力者對右側握桿32的前向推力大于左側握桿31的前向推力時，會導致右后側電動輪36的前進輸出大于左后側電動輪35的前進輸出，從而實現向左轉向

2)施力者對右側握桿32施加后向拉力，對左側握桿31施加前進推力時，會導致右后側電動輪36進行后向動力輸出，左后側電動輪35進行前進動力輸出，從而實現轉向

2)前向運動

1)施力者對左側握桿31和右側握桿32的推力接近時，左后側電動輪35和右后側電動輪36的前進動力輸出接近，從而實現前進

3)后向運動

1)施力者對左側握桿31和右側握桿32的拉力接近時，左后側電動輪35和右后側電動輪36的后向動力輸出接近，從而實現后向運動