[发明专利]一种基于语义视觉SLAM的智能轮椅

说明书

本发明公开了一种基于语义视觉SLAM的智能轮椅，主要包括轮椅主体和智能运动控制机构，其中轮椅主体包括底盘、座椅、靠背和护腿等机构，智能运动控制机构包括双目相机、智能操作面板和集成智能控制模块等。所述智能轮椅依靠双目相机获取图像，结合深度学习检测语义路标，融合语义和几何信息构建环境地图，自主导航在构建完成的语义地图上完成。所述智能轮椅在自主运行时使用超声波和红外测距传感器自动避障，同时LED照明灯帮助智能轮椅在夜间或光照不足环境中可靠运行。本发明所述智能轮椅，具有按键触屏和语音输入、稳定定位、自主导航和实时避障等功能，帮助行动不便的人群独立出行，有效缓解社会和看护人员压力，具有很大的应用前景。

技术领域

本发明涉及智能轮椅技术及其控制领域，具体涉及一种基于语义视觉SLAM的智能轮椅。

背景技术

随着社会人口老龄化加剧和残疾人群的增加，为行动不便的老年人和残疾人提供适用的代步工具成为社会关注的热点问题之一。社会的进步和科技水平的提高使轮椅与现代高新技术的结合更加迫切，目的是能够改善他们的生活质量和生活自由度。传统的电动轮椅与手动轮椅相比增加了动力源和控制单元，但仍然需要使用者一直控制运动速度和方向，也不能根据任务需求自动驾驶，对使用者的操作要求高，智能性和人机交互程度低。

社会对于轮椅的需求量不断增加，同时对轮椅的智能性要求不断提高。智能轮椅的自主导航能力是衡量其智能性的重要标志，准确的导航依赖精确的定位和地图构建。同时定位和地图构建(Simultaneous localization and mapping,SLAM)技术通过采集传感器数据帮助轮椅在未知环境中进行定位并构建环境地图。基于传统视觉SLAM的智能轮椅基于简单的几何特征，在复杂场景下应用具有局限性，基于深度学习的计算机视觉技术得到了快速发展，将语义信息与几何信息相结合能提高轮椅定位的准确性和稳定性。

智能轮椅具有广阔的市场前景，智能轮椅能够帮助老年人和残疾人士自主生活，减轻社会和家人的看护压力。因此，开发一种能够稳定定位、自主导航、实时避障和操作简单的智能轮椅具有重要的社会意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于语义视觉SLAM的智能轮椅，该智能轮椅使用双目相机作为主要的信息采集工具，可采用触摸面板界面一键式发布任务，同时支持语音任务发布，可实现智能轮椅可靠的定位和导航，适用于不同的使用人群和应用环境。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明提供一种基于语义视觉SLAM的智能轮椅，包括：包括底盘机构、座椅机构、靠背机构、护腿机构和智能运动控制机构。

所述底盘机构包括安装在底盘支撑架底面的两个车轮驱动电机、分别与驱动电机连接的轮椅后轮和两个通过前轮连接架连接的前轮。所述前轮和前轮连接架通过双封面轴承和加厚铆钉连接组成活动万向前轮，在增加载重的同时灵活运动。所述前轮和后轮采用橡胶或塑料材质，前轮采用实心轮胎结构，后轮采用免充气防爆轮胎结构，可以增强轮椅的承受重量；所述车轮轮胎采用横纵向混合花纹，可以在增大地面接触面积的同时，保持较好的灵活性。

所述座椅机构安装在底盘支撑架上，包括与轮椅坐垫连接架连接的座椅垫块和分别连接在左右两侧的侧护栏扶手以及安装在座椅垫块上的坐垫。所述侧护栏扶手由结构支撑架、挡板和加长支撑扶手组成，加长支撑扶手具有可拆卸耐磨防滑性能，所述坐垫使用蜂窝结构透气慢回弹记忆棉垫，可充分缓解臀部和腰部压力，增加轮椅使用舒适度。

所述靠背机构包括分别安装在靠背连接架上端的上靠背垫板和在下端的下靠背垫板、与上靠背垫板连接的靠垫以及和下靠背垫板连接的靠背扶手。所述靠背机构与水平地面面角度可在90度到150度范围内调节，所述靠背扶手支持手动推行，可用于日常行走锻炼。