[发明专利]一种电动轮椅定位跟踪与操控系统

权利要求书

1.一种电动轮椅定位跟踪与操控系统，其特征是，基于无线网络的电动轮椅定位跟踪与操控系统由智能手机终端、轮椅终端和接口组成；

1)电动轮椅定位跟踪与操控系统定位操控智能手机APP，在智能手机中与轮椅终端关联后实现轮椅位置跟踪、周边环境视频显示、视音频通话、行驶路径偏离报警、轮椅终端云台控制、远程轮椅操控功能；

2)轮椅终端由多模定位系统、视音频系统、网络通信系统和视音频系统云台组成，系统具有设置家庭位置、行驶障碍安全距离设置与报警、路径规划与导航、一键求助与报警、一键回家、视音频通信功能；

3)轮椅终端与轮椅间的接口遵循标准总线协议；

轮椅终端硬件组成：由多模定位单元、视音频交互单元、环境探测单元、轮椅显示与控制终端、轮椅操控驱动单元和云台等组成；

其中，多模定位单元由北斗和GPS定位系统提供准确的轮椅位置信息，用于轮椅使用者确定自己的地理位置和给家人显示轮椅位置；环境探测单元由视频探头和测距仪组成，用于观测轮椅行驶环境和探测障碍物的危险距离；视音频交互单元由摄像头和拾音头组成，用于轮椅使用者与轮椅终端和家人沟通，能设置轮椅行驶路径、控制轮椅行驶方向和速度、求助等；云台用于控制轮椅视音频终端的旋转与俯仰；轮椅操控驱动单元主要将轮椅使用者或家人通过远程控制下达的轮椅行驶方向与速度信息变换为轮椅行驶驱动设备的控制信息；

设有显示与控制终端由定制IPAD并集成多模定位单元、视音频交互单元、环境探测单元、轮椅操控驱动单元组成，安装在云台之上，具有网络通信功能，具有触摸控制和语音控制操作，用于人与轮椅的交互与控制。

2.根据权利要求1所述的电动轮椅定位跟踪与操控方法，其特征是，具有设置家庭位置、行驶障碍安全距离设置与报警、路径规划与导航、一键求助与报警、一键回家、视音频通信等功能；其步骤如下：

关键技术是当按下“一键回家”后，系统要按照非机动车行驶规则规划出路径，并自动驱动轮椅行驶，且具有一定的自动示警和避障功能；自动行驶基本算法：

按下“一键回家”后，系统要按照非机动车行驶规则规划出了由经纬度坐标确定A点出发，在电子地图上经过如下步骤：经C点过马路再折返回家的路径；此时A点便作为第一个标准地理坐标值(设其经纬度值分别为X₀，Y₀)，以当前位置和下一个拐弯点确定行驶方向，如下式

H₁＝arctan(X_c-X₀)/(Y_c-Y₀)，H₁＝90°

则该轮椅应当继续向东行驶，当轮椅经t分钟到达B点时，定位单元获得一个实时位置信息(设为X_b，Y_b),而t时刻的标准位置应当是(X_t，Y_t)；

其中X_t＝X₀+siaH₁Vt＝X₀+Vt V为轮椅速度；

Y_t＝Y₀+cosH₁Vt＝Y₀

则偏差量ΔX＝X_b-X_t

ΔY＝Y_b-Y_t

相对东经北纬区域，若ΔX﹥0则经向超前，ΔX＜0则经向滞后

若ΔY﹥0则纬向超前，ΔY＜0则纬向滞后

纠偏策略：

若ΔX﹥0，且ΔY﹥0则向右小角度转向，略减速

若ΔX﹥0，且ΔY＜0则向左小角度转向，略减速

若ΔX＜0，且ΔY﹥0则向右小角度转向，略加速

若ΔX＜0，且ΔY＜0则向左小角度转向，略加速。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，由于t取值较小，根据微分原理，通过不断纠偏确保轮椅行驶在既定路径上。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征是，遇到障碍时，停车将自动扣除所用时间，从而不影响推算结果。