开发和评估用于严重运动障碍的用户的头部控制轮椅系统

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 康复工程 康复工程
• 辅助技术 辅助技术 辅助技术

背景情况:

• 传统的基于操纵杆的轮椅不适合患有严重运动障碍的人,如四肢.
• 增强的自主性和易用性对于移动性辅助工具至关重要.
• 需要可访问和低成本的解决方案,特别是在资源较低的环境中.

研究的目的:

• 开发和验证一种创新的无手轮椅控制系统,适用于严重运动障碍者.
• 通过直观的头部运动检测来增强用户的自主性和简化轮椅操作.
• 提供可扩展和低成本的移动解决方案.

主要方法:

• 带有MPU-6050 (6轴惯性测量单元) 的可穿戴运动传感帽可以捕捉头部手势.
• 在Arduino Nano上的ATmega328微控制器处理传感器数据,并通过蓝牙 (HC-05) 无线传输命令.
• 一个商业电动轮椅被修改,用Arduino Uno和BTS7960电机驱动器取代操纵杆,用于双向直流电机控制.

主要成果:

• 该系统表现出高响应率和超过90%的定向准确度,头部倾斜45°.
• 最佳安全运行速度被确定为1.87公里/小时,使用脉冲宽度调制 (PWM) 值为180.
• 实验结果验证了在现实条件下系统的可用性和精度.

结论:

• 无手,头部控制的轮椅系统为严重运动障碍的用户提供了一个可行的,精确的替代Joystick控制器.
• 该系统的设计强调了简单性,可扩展性和低成本,使其成为一个有前途的移动辅助工具.
• 这项创新具有显著的潜力,可以改善四肢患者的生活质量和独立性,特别是在资源有限的环境中.