隨著中國老齡化程度不斷加深,高齡失能老人數(shù)目與日俱增,此類人群的生活出行成為社會關(guān)注的一個焦點(diǎn)。對于輪椅使用者來說,很多是操控能力較弱的老人,然而現(xiàn)有輪椅智能程度不高,對老年人來說操作難度較大,不易學(xué)習(xí)。本文設(shè)計和實(shí)現(xiàn)的半自主導(dǎo)航輪椅不僅可以進(jìn)行自主定位和路徑規(guī)劃,還具備自動避障的功能,極大降低了老年使用者的操作難度和使用門檻。由于當(dāng)下智能手機(jī)的普及程度較高以及智能手機(jī)中已標(biāo)配了GPS定位服務(wù),并且出于對成本的考慮,本文設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了基于安卓手機(jī)的半自主導(dǎo)航輪椅系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容如下:完成了硬件系統(tǒng)的設(shè)計,對整個電路進(jìn)行了模塊化處理,便于降低成本和量產(chǎn)。主要分為主控模塊的設(shè)計、搖桿控制接口模塊的設(shè)計和測距模塊的設(shè)計。實(shí)現(xiàn)了輪椅運(yùn)動控制、自身運(yùn)動信息采集和與手機(jī)實(shí)時數(shù)據(jù)通信的功能。在定位導(dǎo)航的設(shè)計中,研究了多傳感器融合技術(shù),設(shè)計實(shí)現(xiàn)了針對慣性傳感器和GPS的擴(kuò)展卡爾曼算濾波法,對數(shù)據(jù)進(jìn)行了融合,使得輪椅運(yùn)動位姿信息的解算更為準(zhǔn)確可靠。完成了路徑規(guī)劃方案和相關(guān)算法的設(shè)計,主要為局部路徑規(guī)劃的設(shè)計。本文局部路徑規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)是通過測距傳感器檢測道沿,按習(xí)慣靠右貼近道沿行駛。對傳感器的安裝方式進(jìn)行了優(yōu)化,使其右前方的一路測距傳感器以一定角度斜向前安裝,以對道路的下一步走勢進(jìn)行預(yù)判,提前計算出輪椅需要的姿態(tài)調(diào)整量。在自動避障的設(shè)計中,本文通過引入新的道路勢場對傳統(tǒng)人工勢場法進(jìn)行優(yōu)化,改進(jìn)了傳統(tǒng)算法容易陷入局部極小值陷阱的缺陷。本文對道路勢場的設(shè)計進(jìn)行了改進(jìn),根據(jù)輪椅與右側(cè)道路的距離大小,分段設(shè)定為或引力或斥力場,使輪椅與道沿始終保持著穩(wěn)定的距離。出于安全考慮,本輪椅的使用場景為無車的小區(qū)、校園或公園環(huán)境。本文在校園環(huán)境進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了整個系統(tǒng)的安全性和實(shí)用性,可以滿足半自主導(dǎo)航的要求。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH789
【部分圖文】：

圖 1.1 WHEELESLEY 輪椅結(jié)構(gòu)和交互界面1989 年法國開始著力研究通過增加自主性來改善電動輪椅的 VAHM 項(xiàng)目[3]。M 輪椅結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。VAHM 智能輪椅與便攜式 PC-486 微機(jī)相連，并裝配聲波傳感器和人機(jī)交互界面。此外，VAHM 智能輪椅定義了自主、半自主和手動

圖 1. 2 VAHM 輪椅結(jié)構(gòu)和 SIAMO 輪椅結(jié)構(gòu)輪椅的室外導(dǎo)航問題，Yoshiki 在文獻(xiàn)[5]中提出了一種基。該系統(tǒng)的整個處理過程主要分為學(xué)習(xí)過程和導(dǎo)航過程類模型在分割和標(biāo)記的數(shù)據(jù)集上進(jìn)行訓(xùn)練；在導(dǎo)航階段，

中科院智能輪椅結(jié)構(gòu)和“蛟龍”智能輪椅結(jié)構(gòu)

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本文編號：2820142