[发明专利]一种基于云平台的多功能智能轮椅的控制方法及设备

说明书

本发明公开了一种基于云平台的多功能智能轮椅控制方法，其包括如下步骤：(1)启动智能轮椅；(2)使用对象识别；(3)使用场景识别；(4)安全导航与驱动控制；(5)姿态控制；(6)重复步骤(2)～(5)，直至完成运载使用者安全到目的地、或者完成使用者康复计划。本发明还公开了实施上述方法的多功能智能轮椅，其包括：智能轮椅支架，控制系统，传感器模块。本发明可兼顾使用者的行走和康复训练，提供了先进的多元化使用者意图模糊化判断和安全导航，通过多传感器融合与多方式控制方法提高意图识别的准确性，通过人因工程学的分析提高意图识别的可靠性，解决了单价高而使用率等问题，并基于云平台拓展了持续性服务。

技术领域

本发明涉及智能轮椅及计算机控制技术，及一种基于云平台的多功能智能轮椅的控制方法及设备。

背景技术

随着社会的发展和人类文明程度的提高，人们特别是老年人及残疾人愈来愈需要运用现代高新技术来改善他们的生活质量和生活自由度。因为年龄的增长，以及各种交通事故、天灾人祸和种种疾病，每年均有成千上万的人丧失一种或多种行动能力(如行走、动手能力等)。因此，对用于帮助老年人、残障人行走的机器人轮椅的研究已逐渐成为热点。

目前，国外在高档轮椅方面有了很大的发展，特别是在智能轮椅操作方式的多样性上，一方面是基于运动想象的脑机控制方式和基于语音识别的控制方式的两种操作方式的结合得到了较多的研究。另一方面，应用场所也大大扩展，例如IBOT智能轮椅不仅能够轻松平稳地在崎岖和很大坡度的路面行驶，还能够上下楼梯，而且可以利用2个后轮站立或行走。但是，其往往仅关注如何满足轮椅的行走功能而不关注康复训练等相关功能，导致智能轮椅存在价格高而实际使用率低的问题。

轮椅的人因工程分析与人机交互设计也十分关键。最早期的手势识别是需要可穿戴硬件例如数据手套来釆集手的信息，包括使用者的手掌空间位置、移动速度等。目前则开始越来越多的采用计算机视觉技术来捕捉人体手部动作，识别人的意图，并做出相应的控制命令。由于手部动作变化具有高随机性，计算机视觉的手势识别在应对不确定性与用户个性化需求方面具有天然的优势。

Intel近期在其CES上展示了一台基于Pride(美国电动代步车品牌)打造的全新智能轮椅系统。该系统最大特点是，可以根据用户的“表情”来控制轮椅。该电动轮椅前方配备有一个摄像头，它能实时捕捉用户面部表情，当摄像头捕捉到用户面部表情之后，将会传输到电动轮椅所搭载的计算机上，通过Intel所专门研发的人工智能算法，继而通过方向传感器来控制电动轮椅所搭载的方向舵，最后实现对电动轮椅运动姿态的控制；但是这种轮椅系统仍然只是关注使用者的行走问题，功能单一。

目前国内企业生产的电动轮椅性能优良的一般都采用国外进口的电动轮椅控制系统，如作为飞机零件制造供应商的美国柯蒂斯公司(Curtiss)、PG、丹尼贝克公司、日本拓自达公司的控制系统。依赖购买国外进口控制器不利于自主产品的升级和维修，而且导致产品成本居高不下，使得一般性能较好的电动轮椅价格偏贵，不为普通用户接受，进而阻碍了国内电动轮椅市场的发展。由于电动轮椅设计开发涉及到各个学科领域的交叉，如机械工程学、电子信息学、电机控制驱动技术、生物医学技术、产品设计学等支撑，所以其研发设计过程存在周期性长和困难。

现有公开号为CN109106522A、名称为“语音控制自动规划路径智能轮椅系统”的中国发明专利申请，目的在于提供了一种语音控制自动规划路径智能轮椅系统，包括有轮椅本体、驱动控制轮椅本体的轮椅控制系统，以及为轮椅控制系统提供语音控制指令输入的语音采集处理模块；还包括有设于轮椅支架上方的激光雷达定位系统。扶手处设有显示输入模块。使用者需要到达室内地图中某一位置时，通过直接点击地图中的位置后，自动规划路径并控制到达，或语音输入对应位置预设的编号指令后自动规划路径并控制到达，使用方便。