智能语音识别助残轮椅系统技术方案

智能语音识别助残轮椅系统，其目的是通过语音命令实现对轮椅系统的行驶状态进行精确控制，包括1：机械部分。2：电路控制部分。轮椅具有两种控制模式：（1）语音控制模式，（2）手动控制模式。具有如下功能：（1）直走，（2）倒车，（3）左转，（4）右转。当轮椅遇到一定坡度路面的时候，防倒装置18防止了轮椅的倾翻。语音控制系统中利用蓝牙Mic(A3)戴在病人的头上直接接收信号，并传送给蓝牙接收器（A4）。蓝牙接收器将声音信号传递给语音识别芯片LD3320。

【技术实现步骤摘要】

  本专利技术涉及伤残病人专用的轮椅。
技术介绍
由于现代医学的发展和进步，人类的平均寿命正逐步地提高，致使各国老年人口不断增加；然而高龄化的社会结构已然成为世界各国的重大挑战，针对这些年长而行动不方便的使用者而言，其身体各部分器官正逐渐退化，再加上神经肌肉萎缩，自行驱动轮椅是非常困难的事，而采用声控的电动轮椅则可以有效地解决这些问题。科学发展的最终目标是服务于人，声控轮椅很好地体现了这一点。随着微电子技术的发展，现在声控技术应用广泛，最近的语音技术可以识别93%以上的声音，这种技术给残疾人带来了福音，伤残病人可以用自己的声音去控制自己的轮椅，可以控制门的开合，甚至在以后就可以控制一辆汽车，驶向自己想要去的地方。在汽车出现事故的时候，驾驶员可以用声音控制汽车，从而逃避危险，但在真实的环境之中有很大的噪音，所以滤除噪音的技术要求很高。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过语音命令实现对轮椅系统的行驶状态进行精确控制。本专利技术是智能语音识别助残轮椅系统，由机械部分和电路控制部分组成，机械部分包括动力机构、支撑机构、传动机构，在支撑机构由座椅支撑结构、脚踏板支撑结构、前后轮系支撑结构组成，座椅支撑结构由主支撑架17、底盘25和四根支撑杆17，支撑杆17上放置供病人乘坐的座椅坐垫5，用于枕靠头部的第一靠背1，用于枕靠背部的第二靠背2；脚踏板支撑结构由脚踏板支撑架9，脚踏板固定架7，脚踏板支架固定夹8组成；前后轮系统支撑结构中，前轮系统有支撑架13，后轮中有后轮16、锁紧帽19、后轮内套49，起到支撑作用的第一减速轴28；后轮轮毂上有内胎45、外胎46；在防倒轮机构中：防倒轮支撑杆31连接一个防倒轮33，防倒轮支撑杆31通过防倒轮连接法兰30；在动力机构中，电机输出的扭矩经过第一闭式行星减速器51输出到第一减速齿轮38，驱动第二减速齿轮36，其中第二减速齿轮36和第二减速轴37通过键相连，输出轴简支在两个轴承支座26上，第二减速轴37是后轮16的支撑和传动轴，还有能够将第二减速轴37的扭矩传递到后轮16上的后轮锁紧帽21；还安装有通过第一电机27保持定值速度运动、第二电机27′减速转动来实现左转的第一电机27，另外又安装通过第一电机27减速转动、第二电机27′保持定值速度运动来实现右转的第二电机27′。电路控制部分的结构为：控制系统指令信息A2由蓝牙Mic A3收集并且传输给接收器A4，接收器A4将信号传输给语音识别芯片A5，语音识别芯片A5对语音信息进行识别，将识别结果传送给声控单片机A6，将信号进行处理，变为特定的不同引脚高低电平后输出，这些信号传送给主控芯片A1，主控芯片A1根据不同的信号，向第一驱动器A7、第二驱动器B7发出动作控制命令，第一驱动A7分为第一主输入a、第一主输出b、第一控制信号输入c，第一主输入a和DC24V电源A12相连，第一主输出b和第一电机模块A8相连，第一控制信号输入c和主芯片A1相连；根据第一控制信号输入c将第一主输入a的DC24V电源变为第一主输出b的PWM波输出给第一电机模块A8，控制第一电机模块A8的转速；第二驱动B7分为第二主输入a’、第二主输出b’、第二控制信号输入c’，第二主输入a’和DC24V电源A12相连，第二主输出b’和第一电机模块A8相连，第二控制信号输入c’和主芯片A1相连；根据第二控制信号输入c’将第二主输入a’的DC24V电源变为第一主输出b的PWM波输出给第二电机模块B8，从而控制第二电机模块B8的转速；由左、中、右三个部位的光电传感器A11能够检测到不同方向的障碍物，将信息传送到主控芯片A1，主控芯片A1发出停车命令，实行电气制动和动力制动；当障碍物离开的时候能够重新启动向前行驶。本专利技术中的机构简单可靠，系统安全性强，操作方便，可广泛应用在瘫痪病人或残疾人群等领域。适合有老年人以及瘫痪病人的家庭使用，也可以向医院、养老院、等场所大规模推广。附图说明图1是本专利技术的整体示意图，图2是本专利技术去掉座椅部分以后的俯视图，图3是本专利技术的防倒轮示意图，图4是本专利技术的后轮齿轮传动示意图，图5是本专利技术脚蹬部分安装示意图，图6是本专利技术后轮结构图，图7是本专利技术电机和减速器连接和固定示意图，图8是第二电机27′的安装图，图9是底盘结构图主视图，图10是底盘结构图侧视图，图11是控制系统图，图12是控制电路布置图，图13是第二驱动示意图，图14是第一驱动示意图。 附图标记及对应名称为：第一靠背1，第二靠背2，扶手3，坐垫5，第二脚踏板支架固定夹4，固定夹螺栓6，脚踏板固定架7，第一脚踏板支架固定夹，脚踏板支撑架9，固定支腿10，脚踏板11，前轮12，前轮支架13，前轮固定冒14，电池15，后轮16，主支撑架17，防倒装置18，后轮锁紧冒19，减速机构20，后轮锁紧帽21，脚蹬架左靠垫22，脚蹬架右靠垫23，电路布置盒24，底盘25，轴承座26，第一电机27，第二电机27′，第一减速轴28，第一电机支架29，第二电机支架29’，防倒轮连接法兰30，防倒轮支撑杆31，防倒轮叉架32，防倒轮33，轮轴34，锁紧螺母35， 第二减速齿轮36，第二减速轴37，第一减速齿轮38，轴承座固定螺母39，锁紧螺栓40，脚蹬靠垫锁紧固定螺栓41，脚蹬靠垫锁紧固定螺母42，脚蹬靠垫锁紧固定夹43，脚蹬锁紧螺母44，内胎45，外胎46，车圈47，辐条48，内套49，第二螺栓50，第四螺栓50’，第一闭式行星减速器51，第二闭式行星减速器51’，第一螺栓52，第三螺栓52’、第一编码器53，第二编码器53’，电机架安装孔54、55，轴承架安装孔56、57、58、59、60、61、62、63，电机支架安装孔64、65、66、67，电路盒支板68，前万向轮安装法兰孔69，电路盒支架70，主控芯片A1，指令信息A2 ，蓝牙Mic A3，蓝牙接收器A4，语音识别芯片LD3320 A5，声控单片机A6，左驱动-第一驱动器A7，右驱动-第二驱动器B7，第一电机模块A8，第二电机模块B8，左编码器A9，右编码器B9，扬声器A10，光电传感器A11，电源A12，第一控制信号输入c，第一主输入a，第一主输出b，第二主输入a’，第二主输出b’，第二控制信号输入c’。具体实施方式如图1~14所示，本专利技术是智能语音识别助残轮椅系统，由机械部分和电路控制部分组成，机械部分包括动力机构、支撑机构、传动机构，在支撑机构由座椅支撑结构、脚踏板支撑结构、前后轮系支撑结构组成，座椅支撑结构由主支撑架17、底盘25和四根支撑杆17，支撑杆17上放置供病人乘坐的座椅坐垫5，用于枕靠头部的第一靠背1，用于枕靠背部的第二靠背2；脚踏板支撑结构由脚踏板支撑架9，脚踏板固定架7，脚踏板支架固定夹8组成；前后轮系统支撑结构中，前轮系统有支撑架13，后轮中有后轮16、锁紧帽19、后轮内套49，起到支撑作用的第一减速轴28；后轮轮毂上有内胎45、外胎46；在防倒轮机构中：防倒轮支撑杆31连接一个防倒轮33，防倒轮支撑杆31通过防倒轮连接法兰30；在动力机构中，电机输出的扭矩经过第一闭式行星减速器51输出到第一减速齿轮38，驱动第二减速齿轮36，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
智能语音识别助残轮椅系统，由机械部分和电路控制部分组成，机械部分包括动力机构、支撑机构、传动机构，其特征在于在支撑机构由座椅支撑结构、脚踏板支撑结构、前后轮系支撑结构组成，座椅支撑结构由主支撑架（17）、底盘（25）和四根支撑杆（17），支撑杆（17）上放置供病人乘坐的座椅坐垫（5），用于枕靠头部的第一靠背（1），用于枕靠背部的第二靠背（2）；脚踏板支撑结构由脚踏板支撑架（9），脚踏板固定架（7），脚踏板支架固定夹（8）组成；前后轮系统支撑结构中，前轮系统有支撑架（13），后轮中有后轮（16）、锁紧帽（19）、后轮内套（49），起到支撑作用的第一减速轴（28）；后轮轮毂上有内胎（45）、外胎（46）；在防倒轮机构中：防倒轮支撑杆（31）连接一个防倒轮（33），防倒轮支撑杆（31）通过防倒轮连接法兰（30）；在动力机构中，电机输出的扭矩经过第一闭式行星减速器（51）输出到第一减速齿轮（38），驱动第二减速齿轮（36），其中第二减速齿轮（36）和第二减速轴（37）通过键相连，输出轴简支在两个轴承支座（26）上，第二减速轴（37）是后轮（16）的支撑和传动轴，还有能够将第二减速轴（37）的扭矩传递到后轮（16）上的后轮锁紧帽（21）；还安装有通过第一电机（27）保持定值速度运动、第二电机（27′）减速转动来实现左转的第一电机（27），另外又安装通过第一电机（27）减速转动、第二电机（27′）保持定值速度运动来实现右转的第二电机（27′）；电路控制部分的结构为：控制系统指令信息（A2）由蓝牙Mic（A3）收集并且传输给接收器（A4），接收器（A4）将信号传输给语音识别芯片（A5），语音识别芯片（A5）对语音信息进行识别，将识别结果传送给声控单片机（A6），将信号进行处理，变为特定的不同引脚高低电平后输出，这些信号传送给主控芯片（A1），主控芯片（A1）根据不同的信号，向第一驱动器（A7）、第二驱动器（B7）发出动作控制命令，第一驱动（A7）分为第一主输入（a）、第一主输出（b）、第一控制信号输入（c），第一主输入（a）和DC24V电源（A12）相连，第一主输出（b）和第一电机模块（A8）相连，第一控制信号输入（c）和主芯片（A1）相连；根据第一控制信号输入（c）将第一主输入（a）的DC24V电源变为第一主输出（b）的PWM波输出给第一电机模块（A8），控制第一电机模块（A8）的转速；第二驱动（B7）分为第二主输入（a’）、第二主输出（b’）、第二控制信号输入（c’），第二主输入（a’）和DC24V电源（A12）相连，第二主输出（b’）和第一电机模块（A8）相连，第二控制信号输入（c’）和主芯片（A1）相连；根据第二控制信号输入（c’）将第二主输入（a’）的DC24V电源变为第一主输出（b）的PWM波输出给第二电机模块（B8），从而控制第二电机模块（B8）的转速；由左、中、右三个部位的光电传感器（A11）能够检测到不同方向的障碍物，将信息传送到主控芯片（A1），主控芯片（A1）发出停车命令，实行电气制动和动力制动；当障碍物离开的时候能够重新启动向前行驶。...

【技术特征摘要】
1.智能语音识别助残轮椅系统，由机械部分和电路控制部分组成，机械部分包括动力机构、支撑机构、传动机构，其特征在于在支撑机构由座椅支撑结构、脚踏板支撑结构、前后轮系支撑结构组成，座椅支撑结构由主支撑架（17）、底盘（25）和四根支撑杆（17），支撑杆（17）上放置供病人乘坐的座椅坐垫（5），用于枕靠头部的第一靠背（1），用于枕靠背部的第二靠背（2）；脚踏板支撑结构由脚踏板支撑架（9），脚踏板固定架（7），脚踏板支架固定夹（8）组成；前后轮系统支撑结构中，前轮系统有支撑架（13），后轮中有后轮（16）、锁紧帽（19）、后轮内套（49），起到支撑作用的第一减速轴（28）；后轮轮毂上有内胎（45）、外胎（46）；在防倒轮机构中：防倒轮支撑杆（31）连接一个防倒轮（33），防倒轮支撑杆（31）通过防倒轮连接法兰（30）；在动力机构中，电机输出的扭矩经过第一闭式行星减速器（51）输出到第一减速齿轮（38），驱动第二减速齿轮（36），其中第二减速齿轮（36）和第二减速轴（37）通过键相连，输出轴简支在两个轴承支座（26）上，第二减速轴（37）是后轮（16）的支撑和传动轴，还有能够将第二减速轴（37）的扭矩传递到后轮（16）上的后轮锁紧帽（21）；还安装有通过第一电机（27）保持定值速度运动、第二电机（27′）减速转动来实现左转的第一电机（27），另外又安装通过第一电机（27）减速转动、第二电机（27′）保持定值速度运动来实现右转的第二电机（27′）；
电路控制部分的结构为：控制系统指令信息（A2）由蓝牙Mic（A3）收集并且传输给接收器（A4），接收器（A4）将信号传输给语音识别芯片（A5），语音识别芯片（A5）对语音信息进行识别，将识别结果传送给声控单片机（A6），将信号进行处理，变为特定的不同引脚高低电平后输出，这些信号传送给主控芯片（A1），主控芯片（A1）根据不同的信号，向第一驱动器（A7）、第二驱动器（B7）发出动作控制命令，第一驱动（A7）分为第一主输入（a）、第一主输出（b）、第一控制信号输入（c），第一主输入（a）和DC24V电源（A12）相连，第一主输出（b）和第一电机模块（A8）相连，第一控制信号输入（c）和主芯片（A1）相连；根据第一控制信号输入（c）将第一主输入（a）的DC24V电源变为第一主输出（b）的PWM波输出给第一电机模块（A8），控制第一电机模块（A8）的转速；第二驱动（B7）分为第二主输入（a’）、第二主输出（b’）、第二控制信号输入（c’），第二主输入（a’）和DC24V电源（A12）相连，第二主输出（b’）和第一电机模块（A8）相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨利，芮执元，胡序春，曹卉，孙杰锋，李海燕，张国涛，李向龙，王晓辉，冯瑞成，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62