一种可实现全方位行走的智能防摔倒拐杖
阅读说明：本技术 一种可实现全方位行走的智能防摔倒拐杖 (Can realize intelligent anti-falling walking stick of all-round walking ) 是由 颉潭成 王银浩 桂林 徐彦伟 蔡薇薇 颉立鹏 王硕 于 2021-01-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种可实现全方位行走的智能防摔倒拐杖,属于智能装置技术领域,所述智能防摔倒拐杖具有伸缩结构,在不使用时可以减少对空间的使用率,在此基础上增加改进了伞状支撑装置用来防止摔倒,有效地保护使用者,特别是老年人；在拐杖主体底部加上了球形关节用来连接伞状支撑装置和导向装置,取代了以前存在的刚性连接结构,进而使拐杖可以受人体控制以球形关节为旋转中心进行旋转,实现了全向行走的功能,本发明所述拐杖还具备摔倒判别、障碍物智能检测以及远程定位报警功能。(The invention relates to an intelligent anti-falling walking stick capable of realizing all-dimensional walking, which belongs to the technical field of intelligent devices, and is provided with a telescopic structure, so that the utilization rate of space can be reduced when the intelligent anti-falling walking stick is not used, and an umbrella-shaped supporting device is additionally and improved on the basis for preventing falling, so that a user, particularly the old is effectively protected; the bottom of the crutch main body is provided with the spherical joint for connecting the umbrella-shaped supporting device and the guiding device, and the rigid connecting structure in the past is replaced, so that the crutch can be controlled by a human body to rotate by taking the spherical joint as a rotating center, and the function of omnidirectional walking is realized.)
技术领域
本发明属于智能装置技术领域，具体地，涉及一种可实现全方位行走的智能防摔倒拐杖。
背景技术
市场上存在各种各样的拐杖，但是由于功能有限，并不能满足老年人或行动障碍人群的全部需求。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种可实现全方位行走的智能防摔倒拐杖。本发明所述拐杖具有伸缩结构，在此基础上增加改进了伞状支撑装置用来防止摔倒；在拐杖主体底部设置球形关节用来连接伞状支撑装置和导向装置，实现了全向行走的功能。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：
一种可实现全方位行走的智能防摔倒拐杖，包括拐杖主体，在所述拐杖主体的顶端设有手柄，在所述拐杖主体上从上到下依次设有伸缩结构、伞状支撑装置和导向装置；
所述伞状支撑装置包括六条支撑棒、滑动环Ⅰ、滑动环Ⅱ和六条与支撑棒对应的连接杆；所述滑动环Ⅰ固定套接在所述拐杖主体上，所述滑动环Ⅱ滑动套接在所述拐杖主体上，所述滑动环Ⅰ设置在滑动环Ⅱ的上方；六条所述支撑棒沿拐杖主体周向均布，且六条所述支撑棒的顶端均铰接在滑动环Ⅰ上；每条所述连接杆的一端通过铰链铰接在滑动环Ⅱ上，另一端也通过铰链铰接在对应支撑杆的中部；
在所述伞状支撑装置和导向装置之间设有球形关节，所述球形关节包括球头和与所述球头转动连接的支撑座；所述球头设置在所述拐杖主体的底端；
所述导向装置包括万向轮和驱动电机，所述万向轮设置在支撑座的下方，所述驱动电机设置在支撑座的中空箱体内。
作为对上述方案的进一步优化，在所述拐杖主体的中间部分设有三轴加速度传感器，在所述手柄处设有压力传感器，在所述支撑座内设有控制器；所述三轴加速度传感器和压力传感器均与所述控制器相连，所述控制器与所述滑动环Ⅱ连接。通过三轴加速度传感器和压力传感器可融合摔倒特征，通过控制器进行数据比较可判断出使用者是否摔倒，当判定摔倒时，控制器控制滑动环Ⅱ向上滑动，打开伞状支撑装置。
作为对上述方案的更进一步优化，所述智能防摔倒拐杖还设有障碍物距离检测装置和远程定位报警装置。
具体地，所述障碍物距离检测装置包括红外传感器、超声波传感器、蜂鸣器和流水灯；所述红外传感器和超声波传感器设置在所述拐杖主体的中间部分，所述蜂鸣器和流水灯设置在所述手柄上；所述红外传感器、超声波传感器、蜂鸣器和流水灯均与所述控制器相连。
具体地，所述远程定位报警装置包括GPS传感器、GSM传感器和远程移动设备；所述GPS传感器和GSM传感器设置在所述手柄处且均与所述控制器连接；所述远程移动设备为与控制器连接的手机；所述GPS传感器实时对所述智能防摔倒拐杖位置进行检测，在控制器的控制下，GSM传感器将GPS传感器所测经纬度及提前编辑的信息通过短信形式发送至指定手机。
有益效果：
1、本发明提供一种可实现全方向行走的智能防摔倒拐杖，和其他市场上已存在的拐杖不同，本发明所述拐杖具有伸缩结构，在不使用时可以减少对空间的使用率，同时满足拐杖的强度要求；而且在此基础上增加改进了伞状支撑装置用来防止摔倒，有效地保护使用者，特别是老年人；在拐杖主体底部加上了球形关节用来连接伞状支撑装置和导向装置，取代了以前的拐杖助行机器人存在的刚性连接结构，进而使拐杖类助行机器人在进行助行功能时，可以受人体控制以球形关节为旋转中心进行旋转，实现了全向行走的功能。
2、本发明具备摔倒特征的判别功能，其中的三轴加速度传感器实时对智能拐杖加速度进行检测，对摔倒特征进行实时判别；压力传感器对手柄处压力进行实时检测，对摔倒特征进行辅助判别；三轴加速度传感器和压力传感器联合对摔倒特征进行判别，提高了判别的正确率，降低了误判的可能性。当判定摔倒时，能够及时打开伞状支撑装置对使用者进行保护。
3、对红外传感器和超声波传感器的信息融合进行障碍物距离检测，优点在于：①通过红外传感器与超声波传感器的组合实现对障碍物距离的分阶段测量；②通过蜂鸣器与流水灯的组合可以直观的对障碍物的距离分成远中近三个部分；③通过控制器进行设置，可对报警距离进行设置，应用场景更加广泛。
4、本发明还具备远程定位报警功能，优点在于：①GPS传感器实时对拐杖位置进行检测，可远程查询拐杖所在位置；②在遇到突发事件时，GSM传感器可将提前编辑好的信息和经纬度发送至指定手机，可快速获得拐杖使用者摔倒的信息和拐杖的经纬度信息，从而第一时间拨打急救电话，可提高突发事件处理速度，减少拐杖使用者发生危险的几率。
附图说明
图1是本发明所述智能防摔倒拐杖的结构示意图；
图2是本发明所述伞状支撑装置的结构示意图；
图3是所述球形关节的结构示意图；
图中：1、拐杖主体；2、手柄；3、伸缩结构；4、伞状支撑装置；401、支撑棒；402、滑动环Ⅰ；403、滑动环Ⅱ；404、连接杆；5、球形关节；501、球头；502、支撑座；6、导向装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “顶”、“底”、“内”、“中间”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发明和简化描述，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、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种可实现全方位行走的智能防摔倒拐杖，包括拐杖主体1，在所述拐杖主体1的顶端设有手柄2，在所述拐杖主体1上从上到下依次设有伸缩结构3、伞状支撑装置4和导向装置6。
通过所述伸缩结构3可以调节所述拐杖主体1的长度。
所述伞状支撑装置4包括六条支撑棒401、滑动环Ⅰ402、滑动环Ⅱ403和六条与支撑棒401对应的连接杆404；所述滑动环Ⅰ402和滑动环Ⅱ403均套接在拐杖主体1上，其中，所述滑动环Ⅰ402与拐杖主体1固定连接，所述滑动环Ⅱ403与拐杖主体1滑动连接，所述滑动环Ⅰ402设置在滑动环Ⅱ403的上方；六条所述支撑棒401沿拐杖主体1周向均布，且六条所述支撑棒401的顶端均铰接在滑动环Ⅰ402上；每条所述连接杆404的一端通过铰链铰接在滑动环Ⅱ403上，另一端也通过铰链铰接在对应支撑棒401的中部。在拐杖使用者将要摔倒时，系统会快速判断使用者跌倒的速度，伞状支撑装置4的六条支撑棒401会自动打开，并且会在一个适当的角度，这时伞状支撑装置4的两条支撑棒401会和拐杖主体1承现出稳定的三角形分布，同时使用者也会得到支撑，从而实现了防摔倒的功能。
在所述伞状支撑装置4和导向装置6之间设有球形关节5，所述球形关节5包括球头501和与所述球头501转动连接的支撑座502；所述球头501设置在所述拐杖主体1的底端。在球头501与支撑座502的连接处有润滑油。使用者在使用拐杖时，通过手柄2控制方向，手柄2通过拐杖主体1与球头501相连接，然后球头501会转到使用者想要行走的方向（在此过程中，如果使用者想要往一个方向行走，使用者会通过手柄2给拐杖主体1一个力，这个力带动球头501，这时球头501和支撑座502会有一个1°~3°的夹角），最后在导向装置6的动力驱动下，实现智能防摔倒拐杖的全向行走功能。利用所述球形关节5，加上电机驱动，可以让缺失自身行走能力的部分老年人和偏瘫患者按照自己的意愿顺利行走。
所述导向装置6包括万向轮和驱动电机，所述万向轮设置6在支撑座502的下方，所述驱动电机设置在支撑座502的中空箱体内。
在所述拐杖主体1的中间部分设有三轴加速度传感器，在所述手柄2处设有压力传感器，在所述支撑座502内设有控制器；所述三轴加速度传感器和压力传感器均与所述控制器相连，所述控制器与所述滑动环Ⅱ403连接。所述三轴加速度传感器、压力传感器和控制器组成多传感器融合摔倒特征的判别系统，使用者正常前行时，三轴加速度传感器所测加速度值波动范围较小且呈周期性变化，压力传感器所测压力呈周期性变化，当使用者摔倒时，加速度传感器测得的加速度值会发生突变，压力传感器所测压力也会发生突变，通过控制器进行数据比较，可判断出拐杖使用者是否摔倒。当判定摔倒时，控制器控制滑动环Ⅱ403向上滑动（滑动环Ⅱ403的活动距离受限于铰链，折合角度就是拐杖主体1与支撑棒401之间呈60°夹角），然后通过铰链带动连接杆404和支撑棒401，打开伞状支撑装置4保护使用者，防止摔倒；当使用者重新获得支撑站立后，拐杖主体1会扶正，与地面几乎垂直，此时三轴加速度感应器获得感应，将信号传回控制器，由控制器控制滑动环Ⅱ403滑回使得伞状支撑装置4自动收回。
采用上述判别系统具有以下优点：①三轴加速度传感器实时对智能拐杖加速度进行检测，对摔倒特征进行实时判别；②压力传感器对手柄处压力进行实时检测，对摔倒特征进行辅助判别；③三轴加速度传感器和压力传感器联合对摔倒特征进行判别，提高了判别的正确率，降低了误判的可能性。
伞状支撑装置4和拐杖主体1的恰当结合，使普通的助力拐杖具备防摔倒的功能，极大地保护了使用者，使其免受伤害；模仿雨伞的结构设计出伞状支撑结构，在不使用时处于闭合状态，减少空间，不影响使用者使用，打开时又能保护使用者。
实施例2
实施例2所述的智能防摔倒拐杖的结构与实施例1大体相同，不同之处在于：实施例2所述的智能防摔倒拐杖还设有障碍物距离检测装置和远程定位报警装置，使其具备障碍物距离检测系统和远程定位报警系统。
所述障碍物距离检测装置包括红外传感器、超声波传感器、蜂鸣器和流水灯；所述红外传感器和超声波传感器设置在所述拐杖主体1的中间部分，所述蜂鸣器和流水灯设置在所述手柄2上；所述红外传感器、超声波传感器、蜂鸣器和流水灯均与所述控制器相连。红外传感器与超声波传感器在人体前进时同时对前方障碍物进行检测，红外传感器测量距离较超声波传感器近。当障碍物在超声波测量距离之外时，蜂鸣器与流水灯均保持默认状态，即蜂鸣器不响流水灯不闪烁；当障碍物在超声波传感器测量距离之内，红外传感器测量距离之外时，蜂鸣器响，但流水灯不闪烁；当障碍物在红外传感器测量距离之内时，蜂鸣器响同时流水灯闪烁。
所述远程定位报警装置包括GPS传感器、GSM传感器和远程移动设备；所述GPS传感器和GSM传感器设置在所述手柄2处且均与所述控制器连接；所述远程移动设备为与控制器连接的手机；所述GPS传感器实时对所述智能防摔倒拐杖位置进行检测，在控制器的控制下，GSM传感器将GPS传感器所测经纬度及提前编辑的信息通过短信形式发送至指定手机。
需要说明的是，以上所述的实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。
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