基本信息
- 项目名称：
- 人脸转向控制的智能轮椅
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 为解决方向识别与目标实时跟踪问题，提出了一种基于磁阻传感器和加速度传感器的实时方向随动系统。通过在智能轮椅上的应用实践，验证了其可行性和实用性。测量分析表明，该系统具有抗干扰能力强、响应速度快、能耗低等优势
- 详细介绍：
- 随着社会的发展和人类文明程度的提高，残疾人和行动不方便的老年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。因此，对用于帮助残障人行走的机器人轮椅的研究已逐渐成为热点，如西班牙、意大利、日本等国，中国科学院自动化研究所也成功研制了一种具有视觉和口令导航功能并能与人进行语音交互的机器人轮椅。通过学习调研可以发现国内外研究的智能轮椅偏向于多功能高科技产品，忽略了现在国内普通消费者的承受能力，假如用一种简单的系统能实现简洁方便的控制，在使用和价格上都会是普通消费者的首选。 因此，一款价格低廉、操纵简单并且能够实现智能化的轮椅研发必将成为一种趋势。 本课题在借鉴前人研究的基础以及我国人民生活水平的现状，提出了一种在基于3D磁阻传感器和角度传感器的智能轮椅方向随动系统。该系统充分利用了国内外先进的传感器技术和以高性能定点DSP TMS320DF2812微处理器为核心，作为信息的采集、数据预处理和通信单元系统，协调智能轮椅的方向随动控制。在智能轮椅方向随动系统中采用了三轴磁阻传感器采集人脸与轮椅的水平方向差，采用角度传感器采集人脸与轮椅的垂直方向的夹角，两传感器共同作用可以获得较精确的控制效果，能实时改变轮椅的方向。在实际运用中只需要将传感器佩戴在头上即可。该系统在智能轮椅上的应用是面向基层的，使研究成果产品化、智能化、简单化，易于操作，具有广阔的推广应用前景。为我国能轮椅是助老助残服务机器人系列产品的一个重要研究领域提供了科学依据和重要手段。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 提出方向随动系统，改善老年人和残疾人的生活。 基本思路： 方向识别方法是采用两片3D磁阻传感器形成水平方向差采集系统，由加速度传感器通过算法计算消除人头部佩戴3D磁阻传感器水平倾角误差，然后由控制系统控制轮椅方向。 创新点： 1、提出3D磁阻传感器方向采集的方向差模型。2、方向控制不再需要录入相应的地图信息。3、建立了DSP控制决策支持系统，实现了智能轮椅方向控制技术措施优化动态决策即实现实时方向控制。 技术关键： 1、对3-D磁阻传感器方向差的采集，消除地磁误差的干扰；2、DSP控制决策支持系统，系统的解决方案；3、系统的供电电源悬着和电机的控制精度。
科学性、先进性
- 科学性： 本课题采用的方向识别方法是采用两片3D磁阻传感器形成水平方向差采集系统，这在理论分析和实验室模型制作过程中可得，此方案是可行的，它利用了地磁场方向性，但又不会受到地磁场各地区偏角不同的影响。 先进性： 本课题《基于人脸转向控制的智能轮椅》，用本课题所提出方案还没有，大部分是采用的视频处理的方法，进行人脸识别。
获奖情况及鉴定结果
- 在自动化仪器仪表杂志发表论文一篇——《基于磁阻传感器的实时方向随动系统的实现》
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图片，模型
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品在智能轮椅上的应用是面向基层的，使研究成果产品化、智能化、简单化，易于操作，具有广阔的推广应用前景。为我国助老助残服务机器人系列产品的研究领域提供了科学依据和重要手段。 该作品优势在于高性价比和简单的操作性。
同类课题研究水平概述
- 随着社会的发展和人类文明程度的提高，残疾人和行动不方便的老年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。因此，对用于帮助残障人行走的机器人轮椅的研究已逐渐成为热点，如西班牙、意大利、日本等国，中国科学院自动化研究所也成功研制了一种具有视觉和口令导航功能并能与人进行语音交互的机器人轮椅。通过学习调研可以发现，国内外研究的智能轮椅偏向于多功能高科技产品，忽略了现在国内普通消费者的承受能力。如果用一种简单的方向控制系统就能实现智能轮椅的方向控制，而且它们的使用价格在普通消费者的承受能力之内，那么它们必将成为普通消费者的首选。因此，一款价格低廉、操纵简单并且能够实现智能化的轮椅研发必将成为一种趋势。
