一种电动轮椅及电动轮椅自动跟随人员的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110338993A(43)申请公布日2019.10.18(21)申请号201910627005.X(22)申请日2019.07.12(71)申请人扬州大学地址225009江苏省扬州市大学南路88号(72)发明人包加桐缪露唐鸿儒宋爱国(74)专利代理机构扬州苏中专利事务所(普通合伙)32222代理人许必元(51)Int.Cl.A61G5/04(2013.01)A61G5/10(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种电动轮椅及电动轮椅自动跟随人员的方法(57)摘要一种电动轮椅及电动轮椅自动跟随人员的方法，属于智能电子设备技术领域，在传统的电动轮椅结构上增设嵌入式计算机、双目相机及触摸屏，其结构新颖，而电动轮椅自动跟随人员的方法则丰富了现有市场上电动轮椅的功能，特别是将行人检测与双目相机相结合，在室内与室外环境下均可实现准确的二维图像上的人检测与三维空间中的人定位；根据空间位置关系实现了被跟随人员的自动选取；利用三维空间中人移动的连续性可快速确定被跟随的目标人员；采用比例控制器控制轮椅运动完成目标人员跟随，简单可靠。CN110338993ACN110338993A权利要求书1/2页1.一种电动轮椅，包括框架结构(1)、直流电机(2)、电机驱动器(3)、轮椅控制板(4)、电源(5)；其特征在于，所述电动轮椅还由嵌入式计算机(6)、双目相机(7)、触摸屏(8)组成；所述嵌入式计算机(6)安装在所述框架结构(1)的底部，所述双目相机(7)设置在所述轮椅框架(1)上，面向轮椅前方，所述嵌入式计算机(6)与双目相机(7)均通过USB接口连接，所述嵌入式计算机(6)从USB接口采集双目相机(7)的图像数据，USB接口同时为双目相机(7)供电，所述触摸屏(8)设置在轮椅框架(1)上，所述触摸屏(8)与嵌入式计算机(6)通过HDMI接口以及USB接口连接，所述嵌入式计算机(6)通过HDMI接口将显示信号显示在所述触摸屏(8)上，所述触摸屏(8)的触摸信号通过USB接口输入至所述嵌入式计算机(6)中，所述嵌入式计算机(6)和触摸屏(8)均与电源(5)形成供电连接，所述嵌入式计算机(6)与轮椅控制板(4)通过串口连接。2.一种电动轮椅自动跟随人员的方法，其特征在于，使用权利要求1所述的电动轮椅，包括如下步骤：(1)等待启动跟随轮椅系统上电后，处于等待状态，直至用户手动启动轮椅跟随功能后，转步骤(2)；(2)行人检测针对双目相机采集的彩色图像，采用行人检测算法，得到双目相机视野内所有人的二I维图像像素坐标H＝{(u1,v1),(u2,v2),L,(uN,vN)}，其中N是检测出的人员的数量，表示图像中的第i个人员，对任一个从双目相机采集的点云中获取双目相机坐标系下的对应的三维空间点进而得到所有人在双目相机坐标系下的三维空间点根据双目相机与轮椅的固定安装位姿关系，转换得到轮椅坐标系下所有人的空间位置设轮椅的中心位置为轮椅坐标系原点，采用右手准则，轮椅前进方向为x轴方向，左侧方向为y轴方向，上方为z轴方向；(3)目标人员自动选择设当前时刻为t时刻，步骤(2)中的HW记为如果为空集，则转步骤(2)，不考虑人的高度，从中自动选择距离轮椅近的人作为被跟随的目标人员(4)目标人员跟踪t+1时刻，执行步骤(2)更新HW，将HW记为如果为空集，则转步骤(1)，从中选择距离gt最近的人更新(5)轮椅跟随控制控制轮椅跟随目标人员gt+1，选择比例控制，轮椅的线速度控制量为角速2CN110338993A权利要求书2/2页度控制量为其中k1和k2为比例控制增益，通过轮椅运动使得目标人员处于轮椅正前方且保持设定的距离d，更新t＝t+1，重复执行步骤(4)、(5)，实现目标人员跟随，在跟随过程中，当用户手动停止跟随功能后，轮椅跟随过程终止，转步骤(1)。3CN110338993A说明书1/4页一种电动轮椅及电动轮椅自动跟随人员的方法技术领域[0001]本发明属于智能电子设备技术领域，涉及一种电动轮椅运动控制技术，具体的说是涉及一种电动轮椅及电动轮椅自动跟随人员的方法。背景技术[0002]老年人口占总人口的比例不断攀升，同时因残疾导致出行不便的人也很多，这使得电动轮椅成为了社会大众的必需品。如何设计出舒适、多功能和智能的电动轮椅是发展趋势。跟随旅行箱、跟随购物车等概念的提出与产品的出现，拓展了人们对于消费产品的功能认知与期望。目前，能自动跟随人员的电动轮椅产品还未出现。如将自动跟随技术应用于电动轮椅，实现自动跟随目标人员(如护工、医生、乘坐者亲人等)，必然会改善轮椅使用者的使用体验。轮椅乘坐者与陪护人员均可以将双手解放出来，陪护人员在对轮椅乘坐者进行自然的路径引导的同时，两者