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我国正在加速进入老龄化阶段。老龄化带来的生理机制衰退、脑血管疾病、骨关节病使得老年人行动功能大大降低。轮椅能够帮助老年人和行动功能障碍的人士行走。下肢障碍患者由于长期坐在轮椅上，下肢活动不足，易出现肌肉萎缩、压疮等并发症。轮椅使用者需要经常变换体位以改善长期静坐的状况。具有多姿态变换及下肢康复训练功能的智能轮椅在满足此需求的同时还可进行下肢康复训练，促进下肢血液循环，防止肌肉萎缩，根据医学理论和临床医学证明，科学的康复训练对患者的肢体功能康复具有十分重要的意义。此外，由于老年人和残障人士缺少照看者，融合了控制家居功能的智能轮椅将给行动功能障碍者带来极大的生活便利。

一、多功能轮椅车控制系统的总体设计

多功能智能轮椅的控制系统根据分层思想和模块化思想设计，是由底层下位机控制系统和顶层用户控制系统两大系统组成。底层下位机控制系统主要由主控制器模块，电机行驶控制模块，姿态控制模块，智能家居控制模块组成；顶层用户控制系统主要由语音控制模块，手机/平板移动终端组成。底层下位机控制系统主要负责以下5个工作：

①实现普通电动轮椅基本的代步行驶功能；

②接收控制指令精确地控制六个直线电机，从而实现轮椅坐姿、平躺、站姿三个姿态之间的任意转换；

③控制轮椅脚部踏板处电机以及压力传感器，实现下肢的康复训练功能；

④接收控制指令通过无线控制家用电器，如：风扇、电灯、报警器、门、窗帘等；

⑤与顶层用户控制系统进行无线通讯，接收指令和上传训练相关数据和轮椅相关性能参数。

顶层用户控制系统是专门为用户设计的终端，它负责用户与智能轮椅间的交互，还增加了虚拟现实游戏，使康复训练不再枯燥。

二、系统测试

根据系统模块化设计，系统第一套样机已经制作完毕，本系统通过操作面板、手机/平板控制轮椅的站立、平躺、坐起，康复训练，智能家居和行驶。实验中系统运行实验性能良好，达到预期设计目标。轮椅的姿态和智能家居同时还可以通过语音控制，为了测试语音识别成功率，做了以下实验：

实验过程：

①在安静环境（20—30dB）下，进行语音命令的训练，单个命令训练两次存储。分别在安静环境下(20—30dB)、比较安静环境（30—40dB）、嘈杂环境（>50dB）进行语音命令控制，控制环境的选择依据是模拟居家环境。

②在安静环境下，分别用普通话、英语、粤语进行语音控制命令，经过测试成功率、实验结果分析，可得安静环境，即无人说话，控制成功率96%，说明语音识别算法很成功；比较安静环境，即允许人正常交流，控制成功率为84%，说明此系统适用于居家环境；嘈杂环境，即多人谈话环境，控制率为60%，并且会随着分贝的增加，成功率逐渐下降，说明系统不适合在嘈杂环境使用。用三种语言进行命令控制成功率相差很小，说明识别率和语言无关，使用者可以根据自己的喜好选择语言进行训练与控制轮椅。