智能轮椅风波

小W智擒抢劫犯的消息在当地传开了,报纸、电台、电视台的记者纷纷来到W博士的住处采访小W。面对众多记者,     

多模态交互智能轮椅控制系统的研究

多模态交互智能轮椅是在现有的摇杆电动轮椅基础上,新增触摸屏和语音控制方式,提高了轮椅的控制便捷性和智能性。整个系统采用模块化思想,将驱动电路、主控电路和保护电路进行有机结合,对轮椅电机驱动器进行设计和改进,实现了轮椅调速和变向功能。交互系统采用双主控芯片,触屏交互采用STM32F103ZET6主控芯片,在移植μC/OS-Ⅲ实时操作系统和emWin图形界面库的基础上进行交互界面设计,并以4.3寸电容屏为显示和触摸终端。语音交互采用LD3320模块,通过串口与STM32F103ZET6通信。摇杆控制模块通过与驱动器主控相连接完成交互。电机驱动器以STM32F103RCT6为主控,主要任务是摇杆ADC的采集、电机调速PWM的产生和电机电流的检测。两个主控之间通过串口通信,经验证,系统显示界面友好、性能可靠、运行稳定且实时性好。     

基于RBF神经网络的全向智能轮椅自适应控制

在外界扰动为有界不可测条件下,利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络在线逼近全向智能轮椅的非线性逆运动学模型,提出对轮椅轨迹跟踪的直接自适应控制方法.首先,在分析全向智能轮椅平台动力学模型的基础上,设计了基于径向基函数神经网络的全向智能轮椅自适应控制器;并进一步利用李雅普诺夫稳定性理论,证明了在外界扰动及神经网络权值误差逼近有界的条件下,该控制器在全向智能轮椅轨迹控制中跟踪误差的一致稳定且有界;最后,通过全向智能轮椅轨迹跟踪仿真实验,验证了所提出控制方法的有效性和稳定性.     

基于腕势控制的智能轮椅无障碍人机交互系统

将人机交互与智能轮椅结合,设计了一种智能轮椅人机交互系统.自行开发了一种腕部控制器,采用模糊推理方法实时检测腕部的弯曲变化,通过腕部的弯曲变化对智能轮椅的运动状态(前进、后退、左转、右转、停止)进行控制,实现了基于腕势控制的智能轮椅无障碍人机交互,实验结果表明基于腕势控制的智能轮椅运动更稳定.     

动态环境下智能轮椅的路径规划与导航

针对智能轮椅应用的动态环境,提出了一种自主规划和导航算法.采用分层递阶体系结构,设计了基于地图匹配的自定位方法,将路径全局预规划和在线重规划相结合,获得动态环境下导航的次优路径,并且设计了基于局部观测地图的行为控制与行为选择算法.智能轮椅样机的实验结果表明,所提出的方法在动态环境下具有较好的路径优化特性和安全性.     

基于手势跟踪的智能轮椅控制系统

针对智能轮椅运动控制的特点,提出并实现一个基于手势跟踪的智能轮椅控制系统.基于皮肤颜色模型和手势轮廓特征进行手势的检测和分割,将分割出的手势作为跟踪的初始化窗口,采用Camshift算法实现手势的自动跟踪,并用Kalman滤波预测下一时刻的手心位置,结合手心位置和手势的几何特征识别出不同的控制指令.实验证明,该方法能实...     

对我国轮椅乒乓球运动员形态指标的检测及个性化轮椅的结构设计

轮椅残疾人乒乓球运动员由于残疾的程度不同,其形态指标的变化范围很大.在个性化的轮椅尺寸中,靠背高度变化范围为最大;座位宽度、脚踏长度的变化范围为其次;而扶手的长度与高度变化范围较小.在轮椅个性化设计中,要考虑运动功能、以及实用与美观等方面的问题.     

残疾人轮椅太极拳运动对其身心健康影响的研究

为了探讨轮椅太极拳运动对高位截瘫残疾人的心理及生理状态的影响,于2009年6月～2011年5月进行调查、查阅相关文献、发放问卷、应用常规方法测量血压、心率等身体指标数据.对象是轮椅太极拳练习者54人,非练习轮椅太极拳普通残疾者30人.均为武汉市江岸区百步亭花园标志广场进行练习的残疾人(自愿者).研究发现,练习轮椅太极拳...     

多路况下防摔倒智能轮椅的研究与设计

当前,中国老龄化社会程度日趋严重,同时,国家对美好生活的号召愈加强烈,轮椅作为多数老人出行的必需品,提高轮椅的舒适度与安全性对老人越发重要。为了解决这个需求,本项目设计了一种针对多路况的智能化防摔倒轮椅,包括面对崎岖道路与潮湿道路的安全防护响应以及高速运行的安全保障。该轮椅的特色在于集成了机械,电控,医学,信息等多个学科的优势,充分发挥了各个学科的功能并实现了多功能一体化。该轮椅的设计一方面为老人的独立出行提供了更加安全的保障,另一方面,该轮椅的出现,使得老人们提高了自理能力,方便了自由行动,增强了生活自信,这为响应十九大号召,推动人民实现美好生活具有一定的现实意义。     

基于ROS的智能轮椅室内导航

针对传统的智能轮椅都是依靠开发者单独设计的控制系统及软件框架,在功能模块上不同产品之间的通用性极其不好的问题,提出一种基于机器人操作系统(robot operating system,ROS)的智能轮椅导航方法.由于激光传感器在测距上准确率较高,该方案采用激光测距仪作为主要传感器,并运用基于扩展卡尔曼滤波器同时定位与地图创建方法进行建图.设计了基于ROS的导航软件系统,将其分为底层运动控制和上层导航功能模块两部分,通过Ad-hoc网络连接,以server/client的方式完成控制.配置了基于ROS的语音功能包,可完成语音自主导航等功能.通过多次实验证明,该方案能构建与实际环境一致的地图,并能成功地完成智能轮椅的语音导航任务.     

模糊神经网络在智能轮椅避障中的应用

针对传统的基于模糊逻辑的智能轮椅避障方法参数选取依赖设计者经验的问题,提出了一种能够自主学习的模糊神经网络智能轮椅避障控制算法.该算法结合模糊逻辑和神经网络各自的优点,并采用状态控制变量记录全向轮椅的运动状态,解决使用者期望目标方向和轮椅避障方向的选择问题,优化了避障路径,更好地满足用户对智能轮椅的舒适性需求.仿真和实物实验证明:该算法提高了避障的智能性和使用者的乘用舒适性,适用于智能轮椅的避障控制.     

高速公路智能监控系统的模块化应用

高速公路在运行过程中,监控中心需要接收并处理大量的数据信息,如果只依靠人工处理这些信息,则工作效率低下.智能监控系统的开发与应用能很好地解决这一问题.根据德昌高速的监控系统,对系统各项功能模块化开发的需求背景及应用做了一定的探讨.对现有的海量数据加以管理和提取,为高速公路管理的智能化进程提供一条新途径,提高了路段营运管理水平.     

基于CAN总线的智能康复轮椅数据采集系统设计

本系统以STM32F407ZGT6微控制器为核心,采用可靠性高、实时性强和灵活性高的CAN总线数据采集方案.主要采集智能康复轮椅上超声波传感器、激光传感器、MPU6050六轴传感器、压力传感器及电池电压的实时数据.并对采集到的实时数据进行算法优化处理,由串口转CAN通信模块上传至CAN总线.上位机可根据CAN总线上实时...     

基于SEMG控制的智能轮椅无障碍人机交互系统

设计了一个基于表面肌电信号控制的智能轮椅无障碍人机接口,通过使用CyberLink装置,对前额肌电信号进行获取、分析,利用AR模型对其进行特征提取,并采用贝叶斯正则化与Levenberg-Marquardt算法相结合的改进1BP神经网络对面部运动模式进行识别,进而控制智能轮椅简单运动.实验结果表明:该方法操作简便,识别...     

一种基于POMDP用户意图建模的智能轮椅导航控制方法

通过部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP)模型对用户意图进行建模,提出了一种基于POMDP用户意图建模的智能轮椅导航控制方法.该方法考虑了动作的不确定性和状态的部分可观测性,对用户意图、智能轮椅导航控制的动作空间进行建模,通过状态预测进而选择行为的最优规划,实现用户期望总值的最大化.首先介绍了POMDP的原理及模型,然后提出了基于POMDP用户意图的智能轮椅控制状态空间、动作空间、观察值集合、奖赏值和概率分布,进而提出了一种基于概率密度函数的用户意图求解方法.最后,对基于POMDP用户意图建模的智能轮椅导航控制进行了试验,并对试验结果进行了分析,从而验证了所提方法的实时性和有效性.     

析轮椅花剑运动员战术运用的特点

通过录像观察、数理统计等研究方法,对2006年全国轮椅击剑锦标赛中花剑运动员战术运用特点进行了研究。结果显示：（1）进攻战术得分手段多样,采用进攻战术为轮椅花剑的一项主要特征;（2）防守战术中采用武器防守多过于距离防守;（3）抢夺攻击的先机是得分的先决条件,训练中应加强运动员的灵活应变的能力和身体素质的训练。     

一种新的语音端点检测方法及在智能轮椅人机交互中的应用

针对语音端点检测在一般噪音环境下易受影响,且能降低智能轮椅的语音识别率,提出了短时能量与倒谱距离相结合的语音端点检测方法.实验表明,该方法能提高整个语音识别系统的鲁棒性,通过语音识别控制轮椅的5个基本动作(前进、后退、左转、右转、停止)实现了智能轮椅运动的语音控制.     

全向智能轮椅床的运动控制算法研究

为提高全向智能轮椅床运动的平稳性和方向控制的准确性,研发了一种能护理失能老人的全向智能轮椅床。通过对移动平台进行力学和运动学分析,设计了一种精准的双闭环直流调速系统,实现了对全向智能轮椅床4个麦克纳姆轮转速的精确控制,解决了全向智能轮椅床运动不稳定和方向控制偏离等问题。期望转速值确定后,通过对比经典比例积分微分(proportional integral differential, PID)算法和模糊PID算法的转速输出曲线,表明模糊PID算法更能满足全向智能轮椅床的使用要求。     

Mifare智能IC卡读写器的设计与开发

介绍了Mifare智能IC卡读写器的设计与开发，较详细地讨论了读写器硬件系统的组成及串行显示、时钟、存储器芯片与单片机的串行数据传输接口技术，给出了读卡程序设计流程图．     

模块化单片机课程实验教学系统

介绍一款单片机课程实验教学系统,阐述该实验教学系统设计思路、工作原理和电路组成,给出单片机模块的电路原理图.和传统的单片机接口技术试验箱相比,实验教学系统基于模块化设计,具有操作简单、性价比高、扩展能力强、教学效果好等优点,适用于单片机实验教学、科研、智能仪表开发和电子、计算机相关专业的竞赛使用.本文的设计方法对于其它的实验系统的设计同样具有较大参考意义.