【摘要】：為解決老齡人群和殘障人士戶外行動不便的問題,多功能輪椅的社會需求日益增長。多功能輪椅應(yīng)具有戶外出行時的自主路徑規(guī)劃和自主導(dǎo)航控制能力,因此相關(guān)的研究涉及控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),多傳感器信息融合,局部路徑規(guī)劃,全局路徑規(guī)劃,自動避障等多個方面的內(nèi)容。本文針對助老助殘輪椅室外自主導(dǎo)航問題,提出了融合基于百度地圖的全局路徑導(dǎo)航行為、基于視覺的局部路徑導(dǎo)航行為和基于深度數(shù)據(jù)的避障行為的自主導(dǎo)航方法,在校園環(huán)境下對上述融合算法進行了測試,證明了上述方法有效性。本文主要內(nèi)容包括:第一章:調(diào)查了智能輪椅國內(nèi)外現(xiàn)狀,介紹智能輪椅自主導(dǎo)航行為控制技術(shù)中所涉及到的關(guān)鍵技術(shù),包括系統(tǒng)定位、信息融合、路徑規(guī)劃、避障問題等,介紹了本文的主要工作。第二章:介紹了智能輪椅自主導(dǎo)航系統(tǒng),其中包括硬件框架設(shè)計和軟件框架設(shè)計。以Arduino板為主控芯片,智能功率芯片BTS7960構(gòu)成全橋電路,驅(qū)動直流電機,并設(shè)計了電機緩啟動算法,使得輪椅行進過程中,運動控制系統(tǒng)控制輪椅以一種平滑、舒適的方式運動。建立了相關(guān)的系統(tǒng)模型,包括輪椅坐標系統(tǒng)模型和輪椅運動學(xué)模型。第三章:設(shè)計了基于百度地圖的全局路徑導(dǎo)航行為。利用北斗模塊和電子羅盤確定智能輪椅在百度地圖上的位置和姿態(tài),計算與目標點的距離及方向角,完成全局導(dǎo)航行為設(shè)計,并規(guī)劃了遠程監(jiān)視上位機,能夠在遠程實時觀測輪椅的相關(guān)參數(shù)。第四章:設(shè)計了基于視覺的局部路徑導(dǎo)航行為。利用中值濾波對道路圖像預(yù)處理,Canny算子檢測圖像邊緣,Hough變換提取直線,計算消失點、擬合出導(dǎo)航線,根據(jù)有無導(dǎo)航線,設(shè)計了有消失點和無消失點兩種行人道跟隨行為。通過對采集的深度數(shù)據(jù)進行處理,實現(xiàn)道路可通過度的計算,完成道路的避障行為設(shè)計。第五章:對行為競爭機制進行介紹,采用行為競爭機制對全局路徑導(dǎo)航行為、局部路徑導(dǎo)航行為和避障行為進行設(shè)計融合。提出了融合基于百度地圖的全局路徑導(dǎo)航行為、基于視覺的局部路徑導(dǎo)航行為和基于深度數(shù)據(jù)的避障行為的自主導(dǎo)航方法,在校園環(huán)境下對上述行為融合后的算法進行測試,在直線和彎道上都證明了上述行為融合的有效性。第六章:主要是對于本文所做的研究內(nèi)容進行總結(jié),并對未來需要更加深入完成的研究進行了展望。
【圖文】：

這些語音命令目前還均為離散型，不能和用戶真正對話，只能用來控制輪椅的方向和逡逑進退。另外該聲控輪椅還配備了機械手臂，，用來抓取所需物品。逡逑北京信息科技大學(xué)研發(fā)了如圖１－１所示的腦電波電動輪椅，看上去和科學(xué)家霍金使用逡逑的輪椅外觀相似。操作者坐在輪椅上，頭部戴上一個像章魚一樣的腦電波采集器，其通過逡逑

第二章智能輪椅導(dǎo)航控制方案設(shè)計逡逑２．１硬件框架設(shè)計逡逑本文采用的硬件框架如圖２－丨所示。處理器是智能輪椅的控制中心，負貴采集、分析、逡逑處理傳感器數(shù)據(jù)，輸出控制信號控制驅(qū)動器驅(qū)動電機，控制智能輪椅室外自主導(dǎo)航及其壁逡逑障。其中ＧＰＳ負責定位，通過串口將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器，處理器將數(shù)據(jù)進行處理得逡逑到經(jīng)緯度。處理器像電子羅盤發(fā)出請求，電子羅盤返回數(shù)據(jù)給處理器，處理器獲取朝向角。逡逑Ｋｉｎｅｃｔ攝像頭負責獲取彩色圖像數(shù)據(jù)和深度信息，處理器對彩色圖像數(shù)據(jù)進行處理獲取道逡逑路車道線信息，對深度信息分析獲得距離數(shù)據(jù)進行避障行為設(shè)計。電機驅(qū)動器根據(jù)處理器逡逑發(fā)來的信號對直流有刷電機進行驅(qū)動。逡逑ＳＩ邐邐邋邐逡逑全局定位導(dǎo)航系統(tǒng)邋．邐邐邋局部視覺導(dǎo)航系統(tǒng)逡逑ｍ邐（Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ邋Ｐｉ）邐￣串□，（圖像處理系統(tǒng)）逡逑」牛邋Ａ邐＇邐邐逡逑Ｉ邐ｆ￣￣邐，逡逑傳感器接口單元邐車體驅(qū)動控制器逡逑Ｉ邋Ｉ邐Ｌ邋Ｘ邋邐Ｘ逡逑■邐左邐右逡逑ＧＰＳ邋定邐電邋ｆ邐Ｉ邐＾邐＝逡逑位邐羅盤邐驅(qū)邐驅(qū)逡逑＿邐動動邐★逡逑器邐器逡逑■邐邐Ｖ邐
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH789

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本文編號：2710616