基于人机交互的智能轮椅设计研究

159中国

设备

工程Engineer ing hina C P l ant

中国设备工程 2019.10 （上）随着我国老年人数量的不断增多，我国轮椅市场规模也

正在不断发展。但当前我国市场环境中存在的大部分轮椅整

体功能设计方面都比较简单，很难实现较好的人机交互，对

于各类智能化系统的应用程度还存在较为显著的不足。而对

于各个使用轮椅的主体来说，要想通过轮椅完全实现生活自

基金项目：四川省科技计划资助，项目名称：多模态智

能轮椅研制及应用示范，项目编号：18ZDYF1365。

理，还是非常困难的。在这种行业市场环境下，各类新型智能轮椅就开始得到全方位的研发，通过完善全面的人机交互系统来提高轮椅使用的自动化与智能化，同时还能够增设集合越障、自动避障、辅助康复治疗等各项功能，满足各个主体的使用需求。1?人机交互智能轮椅的目标用户分析教育人机交互的智能轮椅设备目标人群跟传统轮椅并没有太大的区别。第一，人类个体随着年龄的增长，身体生理基于人机交互的智能轮椅设计研究

张强?

（四川省康复辅具技术服务中心，四川?成都?610021）

摘要：随着老龄化水平的不断增加，我国老年人群体数量不断攀升。而老年人因为自身疾病或者意外事故等原因，出现下肢功能受限或下肢直接损伤的比重也较多，对于轮椅的需求量较高。本文先阐述了人机交互智能轮椅的目标用户，并结合当前我国市场需求明确了轮椅应该具有的各类功能，并立足于功能、外观和色彩三个层面，分析了人机交互智能轮椅的造型设计内容，探讨了人机交互智能轮椅的交互内容设计细则。

关键词：人机交互；智能轮椅；造型设计；交互设计；APP

中图分类号：TH789 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）10（上）-0159-03

这种固定支架看上去结构简单，大小头与工作管和钢套

管整圈满焊，工作管周向受力均匀，最大程度地降低了应力

集中。大小头在工作管受热膨胀后可产生一定的弹性变形，

减小固定结构处产生的二次应力。整圈满焊形成保温空间的

隔断，如果工作管某点泄漏，蒸汽就会在相应补偿段的排潮

管排出，既可以不影响其他补偿段的保温层，而且检漏的范

围就在这个补偿段上，不用在整条管线上盲目查找。

直埋内固定节的表面温度控制一直是热力管道预制的一

大难题。钢的导热率通常是普通保温材料的上百倍甚至上千

倍。内固定节中的钢制固定结构的热传导会使钢套管处的温

度过高，导致固定节处钢套管防腐层破坏，如图1的C 处。

并且高温会影响周围的土壤结构和植被。直埋蒸汽管道检修，

开挖后，经常会发现内固定支架处的钢套管处腐蚀破坏。

按照现行最新规范，直埋管运行时钢套管外表面最高温

度不能超过50℃。由于土壤层有保温作用的原因，很多实际

运行的直埋管道表面温度都会接近或超过50℃，固定支架处

的温度会更高，而且固定支架会影响旁边管道的温度。这样

一方面不符合行业规范，另一方面刚套管温度过高会对周围

的环境产生影响，包括土壤层、地下水、植被、周围的地下

管道等。普通的固定节就存在上述问题。

固定节处的温度控制对直埋管来说非常重要。多数直

埋管预制厂家在预制时，都未对固定节做隔热处理。但是固

定节要达到足够的承载强度和每个补偿段保温空间的严密隔

断，工作过就得与钢套管和工作管均沿圆周满焊，这样就必

然造成钢套管与固定结构焊接处温度过高。目前，多数直埋

保温管预制厂家在固定节制作时都未能有效解决固定节外套

管处温度会过高的问题。笔者此处介绍一种解决固定节处钢套管温度过高的办法。固定节制作时，在钢套管、固定结构、工作管焊接完毕后，以钢套管和固定结构的焊接点为中心再增加一层外护管，两层钢套管直接添加保温层，之后在按要求做防腐处理。固定结构同样参照图一结构，钢套管外以C 处为中心再增加外护管，如图2。图2?加套型圆周固定节如此一来，C 处的热量由外护大小头（件3）和外护管（件4）分散，解决了固定节外表面局部温度过高的问题。从宏观角度看，这个措施实际上是增加了固定结构外层的总热阻。在其他层热阻不变的情况下，其表面温度自然会比原来降低。由以上可知，固定支架是直埋蒸汽保温管整个管网安全运行的关键部件之一，再制作时不能仅考虑其“固定”功能，还需要考虑其受力强度、密封性能、表面温度、内部应力等

多方面因素，才能保证固定支架的安全、性能和寿命。在项目的设计、预制、施工的各个阶段，都必须重视。参考文献：[1]CJ/T?246?-2018.城镇供热直埋蒸汽管保温管及管路附件.[2]GB/T12777-2008.金属波纹管膨胀节通用技术条件.

智能轮椅开题报告

毕业设计开题报告课题名称智能轮椅的设计（机械部分）院系机电与自动化学院专业班机电1201 姓名胡天华评分指导教师李奕

武昌首义学院武昌首义学院本科生毕业设计开题报告

置最适合自己的轮椅，于此同时模块化也可以降低生产成本，提高了智能轮椅的性价比。随着人工智能，模式识别，图像处理，计算机技术和传感器技术的发展，智能轮椅的功能将更为完善丰富，也将真正进入老年人和残疾人的生活。综上所述，国外在爬楼梯装置方面的研究已经有一百多年的历史了，研究出来的种类多，有一些已经可以实现市场化，取得了很大的成果。但是，他们研究出来的产品大多是结构复杂，价格昂贵，有许多产品价格在十几万以上，这对于中国的普通老百姓来说可望而不可及。国内的研究相对来说比较晚，虽然也诞生了很多专利，但由于受到体积，重量，稳定性及安全性的限制，还没有产品真正的投入使用。从国内外爬楼梯装置的特点可以看出，爬楼梯轮椅装置发展至今除了轨道式爬楼梯装之外，大多数爬楼梯轮椅装置的自主性都不高，仍然需要在旁人的协助下实现上下楼运动。而且存在许多问题值得深入研究。由此可见，为了解决轮椅使用受限的难题，同时还要考虑我国的国情，考虑到使用者的经济承受能力，研究一种价格低廉，功能多样的爬楼轮椅势在必行。目前，市场上爬楼梯轮椅多种多样，种类繁多。但是比较优秀，实用，价格低廉的爬楼梯轮椅少之又少。目前，最为先进的爬楼轮椅为美国的iBOT。由美国著名发明家迪恩·卡门发明的爬山轮椅iBOT3000独立机动系统（以下简称iBOT）是目前为止世图1美国 iBOT 界上最为先进的具有上下楼梯功能的全自动轮椅。其外形如图1.1所示。从外表看上去，iBOT与普通轮椅不大一样；它有6个轮子，前面一对为直径10厘

浅谈智能轮椅的研究设计

浅谈智能轮椅的研究设计中国即将步入老年化社会，可与预见未来几十年，随着老龄化的加深，同时由独生子女政策的影响，子女们必将不能看护需要照顾的老人。由于受到人力与资源的限制，一种更高效更便捷的智能轮椅有待开发。本着为有所需要的老人，病人提供更好地服务，文章讨论如何开发出更智能、更便捷的智能轮椅。在当前的市场分析中，研究了结合当下物联网技术方案，将轮椅使用状态进行时时管理，进行更人性化的功能实现。标签：智能轮椅；物联网；人性化；远程监管 1 概述目前美、德、日、法、加以及中国等国家对智能轮椅进行了研究，使智能轮椅具有记忆地图，智能避障，自动行走，爬楼地，与用户交互等多种功能。鉴于此，研究了一种基于物联网接入，芯片智能控制的智能轮椅，并对控制系统进行模块化设计，有利于智能轮椅的功能扩展和升级。本文介绍了在基于单片机作为核心控制，集成了陀螺仪，WIFI网络模块，温度感应，心律感应器和液晶显示模块。方便易用，操作简便，用户显示界面友好，总体造价相对便宜划算。 2 智能轮椅特性优势在本次研究设计进行前，在对当下市场流行的智能轮椅进行了深入的调查和分析，得出以下的结论：智能轮椅要实现实现智能轮椅的人文实用性，科学先进性。 2.1 人文实用性智能轮椅要考虑到老年人，或是先天后天残肢者的健康等情况，实现科学性的人机交互。实现他人遥控控制，自身独立控制行走和自动识别控制三种模式，其中模式的切换简单。在使用过程中，满日常的行走外，还能实现轮椅-躺椅切换，在使用者休息时型变为躺椅。通过自动控制模式，在设定的路线实现自由行走，满足如使用者如厕、吃药、就餐、睡觉等固定地点自动寻路。 2.2 科学先进性在当下兴起的物联网技术革命中，机-物的信息交互能夠实现信息节点的快速反应控制管理。智能轮椅的核心处理器为单片机，在接入外置模块，如心律监控感应，温度感应，可实现对使用者的心率进行实时监控，为可能出现的情况采取数据，对使用者的身体健康状况负责；WIFI模块可实现智能设备接入控制，如使用者不方便对轮椅进行操控时，可由他人进行遥控控制；另接入红外超声模块，对障碍物进行避障和行进速率等功能控制，设置过程中对异常的障碍进行鸣笛提示，降低进行速率并对当前线路进行再规划。

智能轮椅控制系统研究

Computer Science and Application 计算机科学与应用, 2019, 9(6), 1216-1222 Published Online June 2019 in Hans. https://www.360docs.net/doc/f010355043.html,/journal/csa https://https://www.360docs.net/doc/f010355043.html,/10.12677/csa.2019.96136 Research on Intelligent Wheelchair Control System Tianping Zhang1,2, Yijian Gong1 1School of Information Engineering, Wuchang Institute of Technology, Wuhan Hubei 2School of Logistics Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan Hubei Received: Jun. 10th, 2019; accepted: Jun. 21st, 2019; published: Jun. 28th, 2019 Abstract Wheelchairs, as an important means of transportation, play an important role in daily life for people with mobility disabilities, including the elderly or the disabled. How to design a better in-telligent wheelchair, effective wheelchair control scheme and interactive operation mode is of great significance to provide more efficient and safer travel services for people with mobility dis-abilities. This paper studies the wheelchair control structure, wheelchair control mode, wheel-chair status monitoring, and provides an effective basis for caring for the elderly. Keywords Intelligent Control, Intelligent Alarm, Safety Monitoring 智能轮椅控制系统研究张天平1,2，龚义建1 1武昌工学院信息工程学院，湖北武汉 2武汉理工大学物流工程学院，湖北武汉收稿日期：2019年6月10日；录用日期：2019年6月21日；发布日期：2019年6月28日摘要对于包括老年人或者残疾人在内的行动不便人群，轮椅作为重要代步工具，在日常生活中扮演着重要的角色。如何设计出更好的智能轮椅，以及有效的轮椅控制方案和交互操作方式，为行动不便人群提供更加高效、更加安全的出行服务具有十分重要的意义。本文研究了轮椅控制结构、轮椅控制模式、轮椅状

互联网+智能轮椅创业创意项目

一、项目概述 1、1项目背景当今世界发达或发展中国家的中小城市都面临着人口老龄化问题,据联合国预测分析,1990-2020年世界老龄人口平均年增速度为2、5%,同期我国老龄人口的递增速度为3、3%,增长速度超过了世界老龄化的速度。人社部新闻发言人李忠指出,中国已经逐渐进入老龄化社会,60岁以上老年人口达到2、1亿,占总人口的比例15、5%,2、1亿的人里有将近4000万人就是失能、半失能的老人。这些老人在疾病治疗、康复及日常生活中,都需要借助轮椅活动。另外第二次全国残疾人抽样调查数据推算,全国各类残疾人总数达8296万人,其中肢体残疾2412万人,占29、07%;多重残疾1352万人,占16、30%。而这些人中有相当一部分在生活、工作中,在治疗与康复训练中,也需要借助轮椅来完成。随着行动不便的老年人、残疾人的数量在逐渐增加,这一现象带来了对特殊群体产业市场多元化的需求,如何为这类特殊群体8提供相应的便利产品服务,已成为社会各界共同关注的话题。这为轮椅生产企业提供了良好的发展空间与广阔的市场前景,多功能智能轮椅行业市场前景非常可观。 1、2项目简介如今我们正处于智能电子产品的兴盛发展阶段,网络及大数据的应用广泛,自动化技术正在经历一次巨大的变革。公司基于普通轮椅已不再能满足人们实际需求的现状,积极响应号召,采用互联网+智能轮椅

的模式,本着互联网便利她人的原则成立。公司以市场需求为导向,建立基于网络及大数据多维度下的人性化智能轮椅系统,构建24小时使用者动态实时数据采集分析平台与实时环境数据采集分析平台,综合运用电子驱动装置、GPS定位系统、数学建模分析、语音识别系统、大数据的分析与挖掘、分布式云计算等专业知识,致力于解决无论就是世界大环境还就是中国国内内况,由于老龄化程度的增加,及先天或因各种意外事故造成的肢体残疾的残障人士数量的增加所带来的问题。公司也致力于智能轮椅的研发与技术创新,不断推出更加符合市场需求的多功能智能轮椅。并坚持以人为本的人文情怀与热情周到的服务态度,切实做好产品服务,真正做到让消费者买得放心,用得舒心。二、产品及研发 2、1产品介绍 2、1、1功能介绍智能轮椅不仅仅拥有市场上普通轮椅的基本功能,更加入了自动行驶、健康监测、等功能。不仅仅注重满足生理上的需求,更加注重对使用者心理上的满足。让使用者获得更加健康自主自由的生活。产品功能主要有以下几个方面: ①出行小助手:智能轮椅运用电子驱动装置与智能导航无需人力即可行驶使出行更加便利快捷通过无障碍地图与智能感应系统达到无障碍行驶为使用者出行提供安全保障增加使用者出行自主性 ②健康小助手:拥有身体指标检测功能实时监测身体指标同时还有药物服用提醒功能为使用者健康保驾护航最特别的就是情绪监测与

智能轮椅研究现状及发展趋势

２００８年３月３０日　《机器人技术与应用》１０　引言随着社会老龄化进程的加快以及由于各种疾病、工伤、交通事故等原因造成下肢损伤的人数的增加，为老年人和残疾人提供性能优越的代步工具已成为整个社会重点关注的问题之一。智能轮椅作为一种服务机器人，具有自主导航、避障、人机对话以及提供特种服务等多种功能，可以大大提高老年人和残疾人的日常生活和工作质量，使他们重新获得生活自理能力和融入社会成为可能。目前，世界各国的研究者都在广泛开展智能轮椅相关技术的研究。作为机器人技术的一种应用平台，智能轮椅上融合了机器人研究领域的多种技术，包括运动控制、机器视觉、模式识别、多传感器信息融合以及人机交互等等。经过２０多年的研究和开发，智能轮椅的交互性、自主性以及安全性都得到了很大的发展。本文旨在对目前智能轮椅的国内外研究现状、关键技术及其发展趋势进行介绍。１　智能轮椅的国内外研究现状智能轮椅通常是在一台标准电动轮椅的基础上增加一台电脑和一些传感器或者在一个移动机器人的基础上增加一个座椅进行构建。最早的相关研究开始于１９８６年，轮椅通过视觉进行导航协助。之后ＩＢＭ　Ｔ．Ｊ．Ｗａｔｓｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ的Ｃｏｎｎｅｌｌ　和Ｖｉｏｌａ将座椅放在一个移动机器人平台上，利用操纵杆、超声和红外传感器实现了机器人的行走和避障等导航功能。Ｊａｆｆｅ等负责的ｓｍａｒｔ　ｗｈｅｅｌｃｈａｉｒ项目利用两个超声波传感器测定人的头部运动位置，并以此实现了利用头部姿势控制轮椅的运动。经过２０多年的开发，世界各国的研究者相继开发了多种智能轮椅平台，包括美国麻省理工大学的Ｗｈｅｅｌｅｓｌｅｙ，　密西根大学的ＮａｖＣｈａｉｒ，匹兹堡大学的Ｈａｐｈａｅｓｔｕｓ，ＳＷＣＳ（Ｓｍａｒｔ　Ｗｈｅｅｌｃｈａｉｒ　ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＳｙｓｔｅｍ），　加拿大的ＴＡＯ项目，西班牙的ＳＩＡＭＯ，　法国的ＶＡＨＭ，　德国乌尔姆大学的ＭＡｉｄ，不莱梅大学的Ｒｏｌｌａｎｄ，　ＦＲＩＥＤＮＳ　Ｉ，ＩＩ系列，希腊的ＳＥＮＡＲＩＯ等。我国开展智能轮椅的研究较晚，但是也根据自己的技术优势和特点，开发出了有特色的智能轮椅平台，包括中科智能轮椅研究现状及发展趋势 o 鲁涛原魁朱海兵中国科学院自动化研究所［摘要］　本文对智能轮椅近年来国内外研究工作进行了分析和总结，并讨论了智能轮椅研究中的关键技术，最后简要分析了未来的研究发展趋势。［关键词］智能轮椅，导航，人机接口［Ａｂｓｔｒａｃｔ］　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｓ　ａ　ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ　ｏｎ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｗｈｅｅｌｃｈａｉｒｓ　ａｂｒｏａｄ　ａｎｄ　ｈｏｍｅ．Ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｆｕｔｕｒｅ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｗｈｅｅｌｃｈａｉｒ，　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，　Ｈｕｍａｎ－Ｍａｃｈｉｎｅ　ＩｎｔｅｒｆａｃｅｓＷｈｅｅｌｅｓｌｅｙＮａｖＣｈａｉｒ

智能轮椅开题报告

毕业设计开题报告课题名称智能轮椅的设计（机械部分）院系机电与自动化学院专业班机电1201 姓名胡天华评分指导教师李奕武昌首义学院

武昌首义学院本科生毕业设计开题报告

置最适合自己的轮椅，于此同时模块化也可以降低生产成本，提高了智能轮椅的性价比。随着人工智能，模式识别，图像处理，计算机技术和传感器技术的发展，智能轮椅的功能将更为完善丰富，也将真正进入老年人和残疾人的生活。综上所述，国外在爬楼梯装置方面的研究已经有一百多年的历史了，研究出来的种类多，有一些已经可以实现市场化，取得了很大的成果。但是，他们研究出来的产品大多是结构复杂，价格昂贵，有许多产品价格在十几万以上，这对于中国的普通老百姓来说可望而不可及。国内的研究相对来说比较晚，虽然也诞生了很多专利，但由于受到体积，重量，稳定性及安全性的限制，还没有产品真正的投入使用。从国内外爬楼梯装置的特点可以看出，爬楼梯轮椅装置发展至今除了轨道式爬楼梯装之外，大多数爬楼梯轮椅装置的自主性都不高，仍然需要在旁人的协助下实现上下楼运动。而且存在许多问题值得深入研究。由此可见，为了解决轮椅使用受限的难题，同时还要考虑我国的国情，考虑到使用者的经济承受能力，研究一种价格低廉，功能多样的爬楼轮椅势在必行。目前，市场上爬楼梯轮椅多种多样，种类繁多。但是比较优秀，实用，价格低廉的爬楼梯轮椅少之又少。目前，最为先进的爬楼轮椅为美国的iBOT。由美国著名发明家迪恩·卡门发明的爬山轮椅iBOT3000独立机动系统（以下简称iBOT）是目前为图1美国 iBOT 止世界上最为先进的具有上下楼梯功能的全自动轮椅。其外形如图1.1所示。从外表看上去，iBOT与普通轮椅不大一样；它有6个轮子，前面一对为直径10厘

智能轮椅(机械部分)资料

华中科技大学武昌分校毕业设计（论文）智能轮椅的设计（机械部分）系别：机电与自动化学院专业班：机电1201班姓名：胡天华学号：20121100016 指导教师：李奕 2016年5月

智能轮椅的设计（机械部分）Design Of Intelligent wheelchair (Mechanical part)

摘要轮椅在老年人以及残疾人的生活中扮演着重要的角色，随着社会的发展，特别是城市的快速扩张和建设，以及人口老龄化问题越来越严重和残障者数量的不断增加，对辅助步行工具的需求日益提高。而高楼大厦鳞次栉比，越来越多的天桥，公园的台阶，小区上下楼等，却越来越困扰着轮椅使用者。轮椅作为残障者的唯一出行工具，受到了越来越多的制约，传统轮椅已经不能满足多数人的需求。而随着科技的发展及技术的进步，轮椅，应该被加以改进以适应现代社会的环境。综上所述，本文在经过研究论证的基础上，采用行星轮机构，针对本文中所使用的双电机分别驱动左右轮的方案，在平地行驶时，使用电机驱动，四轮着地。通过控制两侧车轮的转速从而实现转弯控制。爬楼时，通过行星轮翻转来实现上下楼梯行走。关键词：爬楼轮椅行星轮机构设计

Abstract Wheelchair play in the life of the disabled and the elderly in an important role, along with the development of society, especially the rapid expansion and construction of the city, as well as an increasingly serious problem of population aging and the increasing number of persons with disabilities, to assist walking the increasing demand for tools. And row upon row of tall buildings, more and more bridges, stairs park on a cell downstairs, etc., are increasingly plagued wheelchair users. As the only handicapped wheelchair travel tools, has been more and more restricted, conventional wheelchairs can not meet most people's needs. With the advancement of technology and the development of technology, the wheelchair should be modified to adapt to the environment of modern society. In conclusion, on the basis through feasibility studies on the use of planetary gear mechanism, for dual motor used herein, the left and right wheels are driven scheme, when the ground running, use motor drive, four-wheel ground. Having four-wheel drive characteristics. By controlling the rotational speed of the wheels on both sides, to achieve turn control. When climbing stairs, driving motor is rotated by another planet rocker, two pairs of wheels alternately the ground, in order to achieve and down stairs Key words: Climbing stairs wheelchair planetary gear Mechanism Design

脑控智能轮椅控制系统

脑控智能轮椅控制系统摘要：为身体高度瘫痪的残疾人士能够自由移动，提出了一种基于脑机接口实验平台BCI2000的自发想象控制轮椅的新方法。该控制系统主要由Emotiv脑电采集装置、一台笔记本电脑、一个单片机控制器组成，对采集的信号进行时频特征分析，并利用改进的感知器算法对信号进行分类。利用提示被试者想象左右手运动的脑电信号特征，实现对轮椅的左转和右转的控制，对今后进一步研究轮椅的精确控制系统具有重要的指导意义。关键词： Emotiv；BCI2000；脑控；智能轮椅脑-机接口BCI(Brain-Computer Interface)是一种利用脑部神经发出的信息与计算机或其他外部设备通信的系统[1]。基于头皮的脑电信号可以反映大脑的不同状态，且记录简单、无创，能够实时地进行信号的提取和分类，在目前脑-机接口研究中是最多的[2]。传统的轮椅人机交互由声音、摇杆和按键等实现。然而对于高位瘫痪不具备语言能力的人来说，通过BCI这种技术可以很好地帮助他们实现意念控制外部设备的愿望。目前随着BCI 技术的发展，实现大脑控制外部设备变得越来越有可能。在国外，Farwell等人就利用脑电信号中的P300开发了虚拟打字机，可以实现意念控制文字的输入[3]。同时，在现有脑电控制的智能轮椅系统中，可以利用闭眼放松的脑电信号的Alpa波和左右手运动想象脑电信号的Beta波来实现对轮椅的控制[4]。而脑电信号很微弱且易受外部环境的干扰[5]，其处理的算法也非常复杂。对于利用脑电信号进行控制的系统，处理脑电的步骤一般包括信号的滤波、特征提取、信号分类和转换。脑电特征提取方法主要有小波(包)分析、功率谱法和共空间模型等。而脑电信号的分类方法中最主要的包括线性判别法、支持向量机法和人工神经网络等[6]。由于脑机接口的研究很复杂，许多处理算法也只是处于离线的理论研究阶段，实际操作的可靠性也有待提高。本文主要研究了脑电数据的离线处理方法，运用AR模型估计方法验证了想象数据的可分离性，然后使用感知器算法对信号的特征进行分类，并基于BCI2000平台将其转换为控制信号，达到了控制外部轮椅设备的目的。该操作平台的优点是：不利用人体的肢体动作就可以实现对轮椅运动方向的控制，成本较低，为行动有障碍的残疾人士提供了一个自由的控制平台，对今后进一步实现轮椅的集成控制有重要意义。 1 BCI2000试验平台 BCI2000是一种能描述任意BCI系统的模型，该模型由4个相互联系的功能模块构成：数据获取模块（数据的采集和存储）、信号处理模块、用户应用程序模块、操作员模块，。这4个模块各自分离，并通过TCP/IP协议进行相互通信[7]。在BCI2000系统运行过程中，每次数据获取模块获得一组脑电数据后，就发送给信号处理模块，在此对脑电数据进行信号的特征提取和模式分类，并将分类的结果转化为控制命令发送给用户应用模块。每个模块各自实现自己的功能，它们之间的通信协议不受信号的通道数和采样率、信号处理的复杂度和所需要控制的外部设备等因素的限制[7]。 2 脑电信号分析 2.1 特征分析在想象运动中Mu节律的能量高低及分布可用于对数据进行分类，并且可以通过训练用户控制Mu节律的能量高低和分布状况来实现对外部设备的控制[8]。本设计利用Mu节律的能量幅值变化来研究人脑下达不同运动意识指令时EEG的表现特征，并且将时域特征与频域特征结合作为时频特征。实验中，利用刺激界面使被试者进行左右手运动的想象动作，从提示到结束的时间为9 s，同时记录下被试者的脑电数据，将通过电脑采集的脑电数据存储到计算机内。最后利用MATLAB进行数据分析，提取脑电数据的特征向量。

智能电动轮椅

1.2.1 智能轮椅的国内外研究现状智能轮椅通常是在一台标准电动轮椅的基础上，增加一台电脑和一些传感器或者在一个移动机器人的基础上增加一个座椅进行构建。最早的相关研究开始于1986年，轮椅通过视觉进行导航协助。之后IBM T.J.Watson Research Center 的Connell 和Viola将座椅放在一个移动机器人平台上，利用操纵杆、超声和红外传感器实现了机器人的行走和避障等导航功能。Jaffe等负责的smart wheelchair项目利用两个超声波传感器测定人的头部运动位置，并以此实现了利用头部姿势控制轮椅的运动。经过20多年的开发，世界各国的研究者相继开发了多种智能轮椅平台，包括美国麻省理工大学的Wheelesley, 密西根大学的NavChair，匹兹堡大学的Haphaestus，SWCS(Smart Wheelchair ComponentSystem), 加拿大的TAO项目，西班牙的SIAMO, 法国的VAHM, 德国乌尔姆大学的MAid,不莱梅大学的Rolland, FRIEDNS I,II系列,希腊的SENARIO 等。我国开展智能轮椅的研究较晚，但是也根据自己的技术优势和特点，开发出了有特色的智能轮椅平台，包括中科院自动化所的多模态交互智能轮椅、嵌入式智能轮椅，上海交通大学的多功能智能轮椅，中科院深圳先进技术研究院基于头部动作的智能轮椅等等。在控制系统结构方面，目前多数智能轮椅平台上采用的是主从式控制方式。上位机负责系统的整体控制，包括各功能子模块的协调，任务规划，系统管理以及人机交互等，同时完成运动控制量的计算、送到下位机，以完成对轮椅的运动控制。该种控制模式对硬件的要求较为简单，系统较容易构建，是系统验证期所采用的典型结构。目前上位机多采用普通PC机，由于信息的集中处理使得上位机的信息处理量大，负担很重，实时性较差，无法满足实际使用的需要。随着嵌入式技术的飞速发展，采用嵌入式控制系统构建智能轮椅平台逐渐引起研究者们的注意，中科院自动化所研制的嵌入式智能轮椅系统在该方面进行了尝试，系统采用ARM+DSP+FPGA的方式来分别构建智能轮椅的中央控制系统、传感器系统、视觉系统和运动控制系统，整个控制系统运行稳定，具有实时性高、功耗低，续航时间长的特点，在控制模式方面，智能轮椅上普遍采用的是三种模式：自动模式、半自动模式、手动模式。在自动模式下，由使用者通过人机交互界面设定目标，智能轮椅通过自身获得的环境信息自主完成到目标点的路径规划和跟踪，比如到卧室，客厅等。该模式主要针对控制轮椅能力较弱的老年人和残疾人；在半自动模式下，则是通过使用者和轮椅之间的协作控制来达到安全导航的目的。该模式下以使用者控制为主，轮椅控制系统主要负责控制过程中的局部规划和安全检测。比如轮椅行进过程中的自主避障；在门、走廊等狭窄区域，根据使用者的操纵指令进行局部路径规划，帮助使用者完成操纵意图，同时避免危险发生等等。在手动模式下，则是由使用者通过操纵杆实现对轮椅的完全控制，相当于一台普通的电动轮椅。在人机接口方面，针对不同残疾人群，研究者们开发了多种智能轮椅人机接口。根据控制方式的不同，可以分为设定型人机接口和自然型人机接口两种，其

智能轮椅

题目：智能轮椅选题原由：当今市面上的轮椅普遍落后，无法满足当代人的需求。联合国发表报告称，全世界人口老龄化进程正在加快，由于各种灾难和疾病造成的残障人士也逐年增加，他们存在不同程度的能力丧失，这一特殊群体的医疗和护理，将成为经济和社会发展的巨大压力。为了给老年人和残障人士提供性能优越的代步工具，帮助他们提高行动的自由度，让他们能参加到健全人的正常生活中去，重新融入社会,因此需要对智能轮椅进行研究，使智能轮椅具有记忆地图、避障、自动行走、与用户交互等功能。发展历史：关于轮椅，中国最古老的轮椅记载是考古学者在一处约公元前1600年石棺的刻画上，发现有轮椅的图案。欧洲最早的记载是在中世纪时期的需他人推进，比较接近当代护理型的轮椅的独轮推车。目前世界公认的轮椅历史中，最早的记录是中国南北朝时期的石棺上带轮子椅子的雕刻，也是现代轮椅的前身。公元16世纪，文艺复兴时期，西班牙国王菲力蒲二世因为患中风，而乘坐一部木质的轮椅。约在18世纪，出现接近现代造型设计的轮椅。由两个大大的木质前轮与后面单一小轮，中间配上一张有着扶手的椅子所组成。美国南北战争出现了藤制的轻型轮椅，配合金属轮子。

一战之后，美国提供伤患所使用的轮椅重约50磅。英国则发明出手摇式的三轮轮椅，不久之后在上面加上了动力驱动装置。公元1932年，一位名叫Hebert Everest（荷波特E）的截瘫残疾人与他的朋友Harry Jennings（亨利J）发明出第一部现代的可折式轮椅，并且创立E&J公司。当时的E&J轮椅骨架由航空金属管材构成，配上帆布式的座椅。二次大战后期，美国开始大量配给伤兵18寸铬钢材质的E&J轮椅。当时尚无轮椅尺寸需因人而异的观念。二次大战后，英国的Sir Ludwig Guttmann（S L 古特曼）开始将轮椅运动当作康复工具的观念，在他的医院获得良好的成效。受此激励，他在1948年举办了[不列颠残障退伍军人运动会]。1952年成为国际性竞赛。公元1960年第一次残障运动会与奥运在相同地点－－罗马举行。公元1975Bob Hall（保波海尔）成为以轮椅完成马拉松竞赛的第一人。随着竞技的需求轮椅的设计朝向强调其功能性、舒适性、耐用性与外观酷炫发展。电动轮椅的出现锂电电动轮椅在经典手椎车上叠加了电子操控系统，更加便于操作和人性化。机身高强度、高承重但重量不大，安全舒适，方便使用者的出行。智能轮椅是将智能机器人技术应用于电动轮椅，融合多种领域的

互联网智能轮椅创业创意项目

互联网智能轮椅创业创意项目 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

一、项目概述项目背景当今世界发达或发展中国家的中小城市都面临着人口老龄化问题，据联合国预测分析，1990-2020年世界老龄人口平均年增速度为%，同期我国老龄人口的递增速度为%，增长速度超过了世界老龄化的速度。人社部新闻发言人李忠指出，中国已经逐渐进入老龄化社会，60岁以上老年人口达到亿，占总人口的比例%，亿的人里有将近4000万人是失能、半失能的老人。这些老人在疾病治疗、康复及日常生活中，都需要借助轮椅活动。另外第二次全国残疾人抽样调查数据推算，全国各类残疾人总数达8296万人，其中肢体残疾2412万人，占%；多重残疾1352万人，占%。而这些人中有相当一部分在生活、工作中，在治疗和康复训练中，也需要借助轮椅来完成。随着行动不便的老年人、残疾人的数量在逐渐增加，这一现象带来了对特殊群体产业市场多元化的需求，如何为这类特殊群体8提供相应的便利产品服务，已成为社会各界共同关注的话题。这为轮椅生产企业提供了良好的发展空间和广阔的市场前景，多功能智能轮椅行业市场前景非常可观。项目简介如今我们正处于智能电子产品的兴盛发展阶段，网络及大数据的应用广泛，自动化技术正在经历一次巨大的变革。公司基于普通轮椅已不再能满足人们实际需求的现状，积极响应号召，采用互联网+智

能轮椅的模式，本着互联网便利他人的原则成立。公司以市场需求为导向，建立基于网络及大数据多维度下的人性化智能轮椅系统，构建24小时使用者动态实时数据采集分析平台和实时环境数据采集分析平台，综合运用电子驱动装置、GPS定位系统、数学建模分析、语音识别系统、大数据的分析与挖掘、分布式云计算等专业知识，致力于解决无论是世界大环境还是中国国内内况，由于老龄化程度的增加，及先天或因各种意外事故造成的肢体残疾的残障人士数量的增加所带来的问题。公司也致力于智能轮椅的研发和技术创新，不断推出更加符合市场需求的多功能智能轮椅。并坚持以人为本的人文情怀和热情周到的服务态度，切实做好产品服务，真正做到让消费者买得放心，用得舒心。二、产品及研发产品介绍功能介绍智能轮椅不仅仅拥有市场上普通轮椅的基本功能，更加入了自动行驶、健康监测、等功能。不仅仅注重满足生理上的需求，更加注重对使用者心理上的满足。让使用者获得更加健康自主自由的生活。产品功能主要有以下几个方面： ①出行小助手：智能轮椅运用电子驱动装置和智能导航无需人力即可行驶使出行更加便利快捷通过无障碍地图和智能感应系统达到无障碍行驶为使用者出行提供安全保障增加使用者出行自主性

互联网智能轮椅创业创意规划项目

一、项目概述 1.1项目背景当今世界发达或发展中国家的中小城市都面临着人口老龄化问题，据联合国预测分析，1990-2020年世界老龄人口平均年增速度为2.5%，同期我国老龄人口的递增速度为 3.3%，增长速度超过了世界老龄化的速度。人社部新闻发言人李忠指出，中国已经逐渐进入老龄化社会，60岁以上老年人口达到2.1亿，占总人口的比例15.5%，2.1亿的人里有将近4000万人是失能、半失能的老人。这些老人在疾病治疗、康复及日常生活中，都需要借助轮椅活动。另外第二次全国残疾人抽样调查数据推算，全国各类残疾人总数达8296万人，其中肢体残疾2412万人，占29.07%；多重残疾1352万人，占16.30%。而这些人中有相当一部分在生活、工作中，在治疗和康复训练中，也需要借助轮椅来完成。随着行动不便的老年人、残疾人的数量在逐渐增加，这一现象带来了对特殊群体产业市场多元化的需求，如何为这类特殊群体8提供相应的便利产品服务，已成为社会各界共同关注的话题。这为轮椅生产企业提供了良好的发展空间和广阔的市场前景，多功能智能轮椅行业市场前景非常可观。 1.2项目简介如今我们正处于智能电子产品的兴盛发展阶段，网络及大数据的应用广泛，自动化技术正在经历一次巨大的变革。公司基于普通轮椅已不再能满足人们实际需求的现状，积极响应号召，采用互联网+智能轮

椅的模式，本着互联网便利他人的原则成立。公司以市场需求为导向，建立基于网络及大数据多维度下的人性化智能轮椅系统，构建24小时使用者动态实时数据采集分析平台和实时环境数据采集分析平台，综合运用电子驱动装置、GPS定位系统、数学建模分析、语音识别系统、大数据的分析与挖掘、分布式云计算等专业知识，致力于解决无论是世界大环境还是中国国内内况，由于老龄化程度的增加，及先天或因各种意外事故造成的肢体残疾的残障人士数量的增加所带来的问题。公司也致力于智能轮椅的研发和技术创新，不断推出更加符合市场需求的多功能智能轮椅。并坚持以人为本的人文情怀和热情周到的服务态度，切实做好产品服务，真正做到让消费者买得放心，用得舒心。二、产品及研发 2.1产品介绍 2.1.1功能介绍智能轮椅不仅仅拥有市场上普通轮椅的基本功能，更加入了自动行驶、健康监测、等功能。不仅仅注重满足生理上的需求，更加注重对使用者心理上的满足。让使用者获得更加健康自主自由的生活。产品功能主要有以下几个方面： ①出行小助手：智能轮椅运用电子驱动装置和智能导航无需人力即可行驶使出行更加便利快捷通过无障碍地图和智能感应系统达到无障碍行驶为使用者出行提供安全保障增加使用者出行自主性 ②健康小助手：拥有身体指标检测功能实时监测身体指标同时还有

一项轮椅系统的智能研究

一项轮椅系统的智能研究大学马来西亚亨摘要——人们暂时的痛苦或永久的残疾是由于发生了疾病或事故，这种困难的情况下导致他们不能行走，使用轮椅变的至关重要，对于大多数的残疾人，手动轮椅或者电动轮椅都能满足他们的需要，但是，在严重的情况下，有些人使用不了轮椅，在这种情况下，轮椅的使用者不能独立使用，必须得依赖他人。于是研究人员针对这种情况参与研究智能轮椅来解决这样的问题，本文讲述的就是研究智能轮椅系统。它评估了当前可利用的技术以及讨论未来发展的方向，这正是研究人员的具体任务。 2007年在亚太地区发展残疾中心马来西亚的残疾人口大约达到了197519人，在海外，疾病控制和预防中心估计，在美国大约有5300万人有某种形式的残疾，其中有俩百万人每天都要依赖轮椅的日常任务和流动性。这些病例中包括视力有问题的人、四肢瘫痪的人、脊髓损伤的人、帕金森病和认知缺陷的人等等。因此，就需要依赖轮椅或者依赖亲人、依赖医院的护理医生来帮助他们。使用轮椅既可以方便病人又可以减少对他人的依赖，自己可以照顾自己。一些公司开始生产一些不同类型的所谓的“智能轮椅”。智能轮椅可以被定义为一个独特修改驱动轮椅控制系统的装备的传感器和实体，与此同时也可以被定义为一个移动机器人，只不过附加了一个座位。根据不同用户的需求，设计师设计出不同类型的智能轮椅来向他们提供援助，他的目的就是减少或者消除患者对移动轮椅的依赖，设计人员也要根据患者的需求来设计。智能轮椅的一个缺点就是他们的价格远远高于手工或者简单的电气驱动轮椅。临床医生和用户对于智能轮椅的价格被认为是根据商业化来评估。最后，我们对正在研究的项目以及新的未来方向进行了讨论。根据审查辛普森在2005年发表的论文，有许多设计智能轮椅的形式。早期的智能轮椅移动机器人的席位被添加。目前，最发达的智能轮椅是建立在通过修改商用轮椅的基础之上。一些智能轮椅的设计为“附加组件”可以被附加到排污单位并且远离潜在轮椅，所有的这些设计都共享的目标是：缓解椅子的使用方法。尽可能避免碰撞，增加旅行的距离或者减少旅行的时间。本文回顾的智能轮椅系统是根据三个属性：