一种智能轮椅的制作方法

1.本实用新型涉及一种智能设备，具体为一种智能轮椅。


背景技术：

2.随着医疗的进步，平均寿命的提高，我国老龄化现象愈发明显，同时随着城市化进程的加快，交通与意外事故导致的不同程度的残疾亦在增加，社会对于智能轮椅的需求也在日渐增加。然而传统智能轮椅的功能较少，对不同环境的适应能力较弱，难以应变日益多元的需求和多变的状况。
3.因此，需要对现有的智能轮椅进行改进，提供一种功能更完善的智能轮椅。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种智能轮椅。
5.为实现上述目的，本实用新型采取下述方案：
6.一种智能轮椅，包括驱动模块、智能系统模块、感应识别模块、机械臂模块和座椅模块；驱动模块设置在座椅模块下方，智能系统模块和机械臂模块设置在座椅模块背部，感应识别模块设置在座椅模块的前部和顶部；驱动模块包括由无刷直流电机驱动的车轮和电源，智能系统模块包括中央处理器和定位装置，智能系统模块与驱动模块、感应识别模块以及机械臂模块电连接；感应识别模块包括视觉模块、语音识别模块和环境监测模块，机械臂模块包括机械臂和设置在机械臂端部的储物仓、机械手。
7.进一步地，电源与充电装置电连接，充电装置与充电桩通过磁吸式接口连接。
8.进一步地，视觉模块包括激光扫描装置和图像采集装置，激光扫描装置和图像采集装置设置在座椅模块的扶手前端中部。
9.进一步地，语音识别模块对称设置在座椅模块的靠背顶部颈托两侧。
10.进一步地，环境监测模块设置在座椅模块的靠背顶部颈托顶部，环境监测模块包括压力传感器、气体传感器。
11.进一步地，气体传感器为烟雾传感器。
12.进一步地，机械臂为五轴机械臂，机械手上设置有距离传感器、红外测温装置。
13.进一步地，储物仓靠近机械手，储物仓为转轮结构，机械臂上设置有可控仓门。
14.进一步地，智能轮椅还包括热量管理系统，热量管理系统包括介质存储装置、介质循环管路、热量交换器、微型风扇、电子阀和翅片散热器。其中，介质存储装置中设置有介质驱动装置，介质驱动装置可以是泵，能够控制介质在回路中循环，并可改变介质循环的方向；介质为热量交换效率高的流体；热量交换器设置在座椅坐垫下方，微型风扇设置在热量交换器下方，热量交换器可采用s形迂回的铜管，坐垫中设有通风孔。
15.本实用新型与现有技术相比的优点在于：本实用新型对智能轮椅的结构进行改进，通过设置机械臂、机械手，可实现多种灵活操作，通过智能系统模块控制机械臂进行物品拾取、移动功能，通过机械臂上的储物仓实现药品或食品的定量供给，借助机械手上的距
离传感器、红外测温装置，可进行精准辅助动作。本实用新型对智能轮椅的视觉系统以及环境监测模块的安装位置进行了优化，将视觉系统设置在轮椅扶手前端中部，提供最佳视野的同时又能避免乘坐者手部对于视野的遮挡，将环境监测模块设置在座椅模块的靠背顶部颈托顶部，可准确获取乘坐者头部的环境状况，及时发现不利因素，提高智能轮椅的安全系数。此外，通过热量管理系统的设置，可合理管控智能轮椅中产生的热量，既能提供舒适的环境，也能降低能耗，节省能源。
附图说明
16.图1为智能轮椅的整体结构示意图。
17.图2为智能系统模块的结构示意图。
18.图3为机械臂的部分结构示意图。
19.图4为储物仓的结构示意图。
20.图5为热量管理系统的结构示意图。
21.附图标记：1-驱动模块，1.1-车轮，1.2-电源，1.3-充电装置，1.4-充电桩，1.5磁吸式接口，2-智能系统模块，2.1-中央处理器，2.2-定位装置，3-感应识别模块，3.1-视觉模块，3.1.1-激光扫描装置，3.1.1-图像采集装置，3.2-语音识别模块，3.3-环境监测模块，4-机械臂模块，4.1-机械臂，4.2-储物仓，4.2.1-可控仓门，4.3-机械手，5-座椅模块，5.1-扶手，5.2-颈托，5.3-坐垫，5.3.1-通风孔，5.4-热量交换器，5.5-微型风扇，6-转向轮，7.1、7.2、7.3、7.4、7.4-电子阀，8-介质存储装置，9-翅片散热器。
具体实施方式
22.如图1-2所示，本技术的智能轮椅，包括驱动模块1、智能系统模块2、感应识别模块3、机械臂模块4和座椅模块5；驱动模块1设置在座椅模块5下方，智能系统模块2和机械臂模块4设置在座椅模块5背部，感应识别模块3设置在座椅模块5的前部和顶部；驱动模块1包括由无刷直流电机驱动的车轮1.1和电源1.2，智能系统模块2包括中央处理器2.1和定位装置2.2，智能系统模块2与驱动模块1、感应识别模块3以及机械臂模块4电连接；感应识别模块3包括视觉模块3.1、语音识别模块3.2和环境监测模块3.3，机械臂模块4包括机械臂4.1和设置在机械臂端部的储物仓4.2、机械手4.3。轮椅后端设置有转向轮6。
23.在一个可选的实施例中，电源1.2与充电装置1.3电连接，充电装置1.3与充电桩1.4通过磁吸式接口1.5连接。通过智能系统模块2对电源1.2的电量进行监控，当电量剩余不足时，智能系统模块2控制智能轮椅自动行驶至充电桩1.4附近并通过磁吸式接口1.5进行充电。
24.在一个可选的实施例中，视觉模块3.1包括激光扫描装置3.1.1和图像采集装置3.1.2，激光扫描装置3.1.1和图像采集装置3.1.2设置在座椅模块5的扶手5.1前端中部。通过视觉模块3.1可识别轮椅周围的实时状况，对于障碍物进行识别，并进行避障操作，结合定位装置2.2，可实现智能轮椅的自动导航。
25.在一个可选的实施例中，语音识别模块3.2对称设置在座椅模块5的靠背顶部颈托5.2两侧。通过语音识别模块3.2，可实现智能轮椅的语音操控，例如对于智能轮椅发出移动、转动、导航的指令，或者指挥智能轮椅通过机械臂及机械手进行物品的拾取、移动操作。
而且，将语音识别模块3.2对称设置在座椅模块5的靠背顶部颈托5.2两侧，可提高语音识别的识别准确度，保证操作者的指令能够被及时、清晰获取。
26.在一个可选的实施例中，环境监测模块设置在座椅模块5的靠背顶部颈托5.2顶部，环境监测模块3.3包括压力传感器、气体传感器。
27.在一个可选的实施例中，气体传感器为烟雾传感器。
28.通过压力传感器、气体传感器的设置，可及时获取智能轮椅周围的环境状况，对于环境中气体、气压的变化进行及时反馈，例如识别到烟雾浓度超过阈值时，及时作出警告，可进行警报响铃或语音提示，并配合智能系统模块2调动驱动模块1进行困境逃脱，同时配合视觉模块3.1在导航脱困过程中进行避障和合理路线规划。
29.在一个可选的实施例中，机械臂4.1为五轴机械臂，机械手4.3上设置有距离传感器、红外测温装置。通过五轴机械臂的设置，可提高机械臂的活动自由度，实现更多的操作，提高操作的准确度；通过机械手4.3上设置的距离传感器、红外测温装置，可对操作的目标进行准确定位、精确感知，例如当机械臂4.1和机械手4.3进行物体抓取操作时，可通过距离传感器确定与目标物体间的距离，通过红外测温装置实现目标物体温度的检测，并及时反馈目标物体的温度是否过高或过低。
30.在一个可选的实施例中，储物仓4.2靠近机械手4.3，储物仓4.2为转轮结构，转轮结构可采用如图4所示的结构，也可采取其他结构，例如圆环形结构，均以不干涉机械臂的其他操作为基础；如图3所示，机械臂4.1上设置有可控仓门4.2.1，储物仓4.2内可储存不同物品，例如药物、食品，通过转轮结构的设计，可进行对应物品的选择，通过可控仓门4.2.1的开闭实现物品的存入或取出。
31.在一个可选的实施例中，智能轮椅还包括热量管理系统，如图5所示，热量管理系统包括介质存储装置8、介质循环管路、热量交换器5.4、微型风扇5.5、电子阀和翅片散热器9。其中，介质存储装置8中设置有介质驱动装置，介质驱动装置可以是泵，能够控制介质在回路中循环，并可改变介质循环的方向；介质为热量交换效率高的流体，例如水等；热量交换器5.4设置在座椅坐垫5.3下方，微型风扇5.5设置在热量交换器5.4下方，热量交换器5.4可采用s形迂回的铜管，坐垫5.3中设有通风孔5.3.1，配合微型风扇5.5可实现座椅通风以及加热、降温功能；在产热量较大的智能系统模块2外部也设置有热量交换器，以便于智能系统模块2的热量管控。
32.一种可选的热量管理系统实现方式如图5所示，介质存储装置8通过介质循环管路分别与坐垫5.3下方的热量交换器5.4、智能系统模块2外部的热量交换器以及电源1.2顶部的热量交换器连接，并且在各支路上设置有电子阀7.1、7.2、7.3，电子阀通过智能系统模块进行控制，热量交换器5.4末端通过介质循环管路与电源1.2侧部的热量交换器连接，充分利用介质进行热量交换；电源1.2顶部和侧部的热量交换器通过介质循环管路与翅片散热器9连接，智能系统模块2外部的热量交换器通过介质循环管路与翅片散热器9连接，翅片散热器9通过介质循环管路与介质存储装置8连接，形成回路，其中，电源1.2周围的热量交换器与翅片散热器9间的介质循环管路，智能系统模块2外部的热量交换器与介质存储装置间的介质循环管路交叉且在交叉处设有电子阀7.4，翅片散热器9出口通过介质循环管路与智能系统模块2外部的热量交换器与介质存储装置8之间的介质循环管路通过电子阀7.5连接。
33.热量管理系统的工作方式为：当环境温度较高时，需要对智能轮椅的发热部件进行降温，并对轮椅使用者进行通风和降温，介质可选择为热交换系数高的冷却液，根据降温需求的程度，可将电子阀7.1、7.2、7.3均打开，电子阀7.4调整为上方、左方、右方通路，下方不通，电子阀7.5调整为右方、下方通路，上方不通，此时，介质存储装置8泵送冷却液分三路进入介质循环管路，上路经热量交换器5.4时带走热量交换器5.4周围的热量，使热量交换器5.4周围的环境降温，并通过微型风扇5.5对坐垫5.3进行冷风输送，经热量交换后的冷却液仍温度较低，因此对其进行再利用，通过介质循环管理，进行过一次热量交换后的冷却液进入电源1.2侧部的热量交换器进行第二次热量交换；中路介质循环管路通入智能系统模块2外部的热量交换器，由于智能系统模块的产热量较大，因此不再对该处的冷却液进行再利用，而是经过介质循环管路、电子阀7.4进入翅片散热器9；电源发热量大，因此设置下路介质循环管路将冷却液直接通入电源1.2顶部的热量交换器中，对电源1.2顶部散发的热量进行交换，随后，冷却液均通入介质循环管路，经电子阀7.4进入翅片散热器9，进行高效热交换，经翅片散热器9散热后冷却液通过介质循环管路、电子阀7.5流回介质存储装置8。当环境温度较低时，不再通过翅片散热器9进行加速散热，电子阀7.4调整为右方不通，左方、下方和上方通路，电子阀7.5调整为右方不通，上方和下方通路，介质循环方向也与环境温度较高时相反，通过介质存储装置泵送介质经电源1.2侧部的热量交换器后经介质循环管路进入热量交换器5.4，并将热量与坐垫5.3下方的环境进行交换，实现热风输送；经智能系统模块2外部的热量交换器可将热量高效得交换，利于热量均匀分布至座椅背部，实现背部加热效果；由于环境温度较低，需要保持电源的自身温度，以保证电量供应，因此将电子阀7.3关闭。由此，实现了智能轮椅发热设备的热量管理。
34.在另一个可选的实施例中，热量交换器还可设置在其他发热装置外部，例如机械臂的驱动装置或者其他发热量大的电机外部。
35.本实用新型中未限定或说明的内容均采用现有技术中能够实现其功能的结构、装置或程序，例如智能系统模块中包括必要的存储介质，实现导航、识别等功能的程序或成熟操作系统等。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
38.在本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特
征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
39.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。