CN109771163A - 一种轮椅自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮椅自动控制系统，属于轮椅技术领域，系统包括：设置于轮椅内部的控制端，控制端具体包括：语音获取单元；语音解析单元，连接语音获取单元；处理单元，连接语音解析单元；第一图像捕捉单元；图像识别单元，分别连接第一图像捕捉单元和处理单元；上述技术方案的有益效果是：提供了一种轮椅自动控制系统，轮椅使用者可以通过语音控制，使轮椅到达指定的位置，也可以通过移动终端远程控制轮椅移动到所需要的位置上，解决了照顾人员不在时，轮椅使用者无法自行使用不在身边的轮椅的问题，大大方便了使用者。

Description

一种轮椅自动控制系统

技术领域

本发明涉及轮椅技术领域，尤其涉及一种轮椅自动控制系统。

背景技术

随着我国社会老龄化的发展，高龄老人人口占总人口的比重越来越高，由于疾病、身体机能退化或意外等原因导致部分老人双腿运动能力受限或者丧失，这部分老人无论在家庭或外出均需要专人照料，并需要轮椅辅助才能扩大活动范围，而传统的轮椅无论是人力驱动还是电力驱动，在照顾人员不在的情况下，老人无法自主控制不在身边的轮椅移动到自己所需要的位置，照顾人员也无法通过远程控制，使轮椅抵达老人所需要的位置，这就给轮椅的使用者带来了不便。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供了一种轮椅自动控制系统，轮椅使用者可以通过语音控制，使轮椅到达指定的位置，也可以通过移动终端远程控制轮椅移动到所需要的位置上。

上述技术方案具体包括：

一种轮椅自动控制系统，应用于轮椅中，其中包括设置于所述轮椅内部的控制端，所述控制端具体包括：

语音获取单元，用于获取用户输入的语音指令；

语音解析单元，连接所述语音获取单元，用于对所述语音指令进行解析得到对应的语音控制指令并输出；

处理单元，连接所述语音解析单元，用于在所述语音控制指令中解析得到所述用户所在的位置方向，并根据所述位置方向，通过控制所述轮椅的运动电机的方式控制所述轮椅朝向所述用户移动；

第一图像捕捉单元，在所述轮椅移动的过程中，所述第一图像捕捉单元持续获取所述轮椅前方的实时图像；

图像识别单元，分别连接所述第一图像捕捉单元和所述处理单元，于所述图像识别单元内预先训练形成一人体识别模型，所述图像识别单元采用所述人体识别模型对所述实时图像进行识别，并输出用于表示所述实时图像中是否包括人体图像的识别结果；

所述处理单元还根据所述识别结果，在所述实时图像中包括所述人体图像时，控制所述轮椅移动至所述人体图像所在的位置附近。

优选地，其中，所述语音获取单元为麦克风阵列；

所述麦克风阵列在获取所述语音指令的同时处理得到所述用户的声源定位信息，并将所述声源定位信息连同所述语音指令一起发送至所述语音解析单元；

所述处理单元根据所述声源定位信息获取所述用户所在的位置方向。

优选地，其中，所述控制端还包括：

避障控制单元，连接所述处理单元，在所述轮椅移动的过程中，所述避障控制单元通过采集外部的环境数据并进行处理得到相应的避障控制指令，并将所述避障控制指令发送至所述处理单元；

所述处理单元根据所述避障控制指令，控制所述轮椅避开外部环境中的障碍物。

优选地，其中，所述控制端还包括：

第二图像捕捉单元，连接在所述图像识别单元和所述处理单元之间，当所述识别结果表示所述实时图像中包括所述人体图像时，所述第二图像捕捉单元启动并进行图像捕捉，以计算得到所述轮椅与所述人体图像所在的位置之间的实时距离；

所述处理单元根据所述实时距离控制所述轮椅移动至所述人体图像所在的位置附近。

优选地，其中，所述第二图像捕捉单元为深度相机。

优选地，其中，所述控制端还远程连接一移动终端；

所述控制端还包括：

第三图像捕捉单元，用于持续捕捉所述轮椅前方的实时视频图像；

视频传输单元，连接所述第三图像捕捉单元，当所述控制端与所述移动终端建立远程连接时，所述视频传输单元将所述第三图像捕捉单元捕捉的所述实时视频图像持续发送至所述移动终端；

第一接收单元，用于接收所述移动终端发送来的操纵指令；

操控解析单元，连接所述第一接收单元和所述处理单元，用于对所述操纵指令进行解析，得到对应的操纵控制指令并输出给所述处理单元；

所述处理单元根据所述操纵控制指令，控制所述轮椅移动；

在所述轮椅移动的过程中，所述视频传输单元持续向所述移动终端反馈所述实时视频图像，所述第一接收单元持续接收所述移动终端发送的所述操纵指令。

优选地，其中，所述操纵指令包括：

控制所述轮椅向前移动；和/或

控制所述轮椅向后移动；和/或

控制所述轮椅向左移动；和/或

控制所述轮椅向右移动。

优选地，其中，所述移动终端为智能终端。

上述技术方案的有益效果是：提供了一种轮椅自动控制系统，轮椅使用者可以通过语音控制，使轮椅到达指定的位置，也可以通过移动终端远程控制轮椅移动到所需要的位置上，解决了照顾人员不在时，轮椅使用者无法自行使用不在身边的轮椅的问题，大大方便了使用者。

附图说明

图1是本发明的较佳实施例中，一种轮椅自动控制系统的总体结构示意图；

图2是本发明的较佳实施例中，控制端内部结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，一种轮椅自动控制系统，应用于轮椅3中，其特征在于，包括设置于轮椅3内部的控制端1，如图2所示，控制端1具体包括：

语音获取单元10，用于获取用户输入的语音指令；

语音解析单元11，连接语音获取单元10，用于对语音指令进行解析得到对应的语音控制指令并输出；

处理单元12，连接语音解析单元11，用于在语音控制指令中解析得到用户所在的位置方向，并根据位置方向，通过控制轮椅3的运动电机的方式控制轮椅3朝向用户移动；

第一图像捕捉单元13，在轮椅3移动的过程中，第一图像捕捉单元13持续获取轮椅3前方的实时图像；

图像识别单元14，分别连接第一图像捕捉单元13和处理单元12，于图像识别单元14内预先训练形成一人体识别模型，图像识别单元14采用人体识别模型对实时图像进行识别，并输出用于表示实时图像中是否包括人体图像的识别结果；

处理单元12还根据识别结果，在实时图像中包括人体图像时，控制轮椅3移动至人体图像所在的位置附近。

在一个具体的实施例中，语音解析单元11只有在解析到特定的语音指令时才会输出相应的语音控制指令，否则，语音解析单元11将不作任何输出，比如，当该特定的语音指令被设置为“过来”时，用户输入的语音指令只有在包含了“过来”两个字，语音解析单元11才会输出包含有声源位置信息的语音控制指令。

在本发明的较佳实施例中，语音获取单元10为麦克风阵列；

麦克风阵列在获取语音指令的同时处理得到用户的声源定位信息，并将声源定位信息连同语音指令一起发送至语音解析单元11；

处理单元12根据声源定位信息获取用户所在的位置方向。

在本发明的较佳实施例中，如图2所示，控制端1还包括：

避障控制单元15，连接处理单元12，在轮椅3移动的过程中，避障控制单元15通过采集外部的环境数据并进行处理得到相应的避障控制指令，并将避障控制指令发送至处理单元12；

处理单元12根据避障控制指令，控制轮椅3避开外部环境中的障碍物。

在一个具体的实施例中，避障控制单元12为激光雷达，通过发射激光束来探测轮椅3前进方向上是否有障碍物以及障碍物与轮椅3之间的距离，然后通过SLAM算法的处理，计算得到相应的避障控制指令，并将该指令发送给处理单元12，从而使轮椅3具备了空间认知能力，能够成功躲避行进路径上的障碍物，到达指定的地点。

在本发明的较佳实施例中，如图2所示，控制端1还包括：

第二图像捕捉单元16，连接在图像识别单元14和处理单元12之间，当识别结果表示实时图像中包括人体图像时，第二图像捕捉单元16启动并进行图像捕捉，以计算得到轮椅3与人体图像所在的位置之间的实时距离；

处理单元12根据实时距离控制轮椅3移动至人体图像所在的位置附近。

在本发明的较佳实施例中，第二图像捕捉单元为深度相机。

在一个具体的实施例中，当图像识别单元14通过预设的人形模型，识别到人体图像的存在于当前的实时图像中时，此时图像识别单元14会唤醒第二图像捕捉单元16开始工作，第二图像捕捉单元16采用深度相机，该相机可以检测到实时图像中的人体图像与轮椅之间的实时距离，并将该距离数据持续的发送给处理单元12，处理单元12根据该距离数据调整轮椅3与用户的相对位置，将轮椅3停在一个方便用户取用的位置上。

在本发明的较佳实施例中，如图1所示，控制端1还远程连接一移动终端2；

如图2所示，控制端1还包括：

第三图像捕捉单元17，用于持续捕捉所述轮椅前方的实时视频图像；

视频传输单元18，连接第三图像捕捉单元17，当控制端1与移动终端2建立远程连接时，视频传输单元18将第三图像捕捉单元17捕捉的实时视频图像持续发送至移动终端2；

第一接收单元19，用于接收移动终端2发送来的操纵指令；

操控解析单元20，连接第一接收单元19和处理单元12，用于对所述操纵指令进行解析，得到对应的操纵控制指令并输出给处理单元12；

处理单元12根据操纵控制指令，控制轮椅3移动；

在轮椅3移动的过程中，视频传输单元18持续向移动终端2反馈实时视频图像，第一接收单元持续接收移动终端2发送的操纵指令。

在一个具体的实施例中，轮椅3还可以通过移动终端2实现远程控制移动，移动终端2通过安装在其中的相应的控制软件与轮椅3中的控制端建立起远程连接，此时，第三图像捕捉单元17开启并持续捕捉轮椅3前方的实时视频图像，在该具体实施例中，第三图像捕捉单元17与第一图像捕捉单元13可以集成到一个摄像头内，该摄像头安装于轮椅把手前端来更好的获取轮椅前端的实时视频图像，该实时视频图像持续发送至移动终端2显示，用户根据该实时视频图像作出决策，输入操纵指令来操纵轮椅的移动。

在本发明的较佳实施例中，操纵指令包括以下任意一个或者多个：

控制轮椅3向前移动；控制轮椅3向后移动；控制轮椅3向左移动；控制轮椅3向右移动。

在一个具体的实施例中，在移动终端2的控制界面上可以是上下左右四个按钮，在另一个具体实施李忠，移动终端2的控制界面上可以上一摇杆结构，用户通过拨动摇杆控制轮椅3的移动。

在本发明的较佳实施例中，移动终端2为智能终端。

在一个具体的实施例中，移动终端2可以是我们平时使用的智能手机，通过安装相应的软件与轮椅3建立远程连接。

上述技术方案的有益效果是：提供了一种轮椅的语音交互和定位导航系统及轮椅，轮椅使用者可以通过语音控制，使轮椅到达指定的位置，也可以通过移动终端远程控制轮椅移动到所需要的位置上，解决了照顾人员不在时，轮椅使用者无法自行使用不在身边的轮椅的问题，大大方便了使用者。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种轮椅自动控制系统，应用于轮椅中，其特征在于，包括设置于所述轮椅内部的控制端，所述控制端具体包括：

语音获取单元，用于获取用户输入的语音指令；

语音解析单元，连接所述语音获取单元，用于对所述语音指令进行解析得到对应的语音控制指令并输出；

处理单元，连接所述语音解析单元，用于在所述语音控制指令中解析得到所述用户所在的位置方向，并根据所述位置方向，通过控制所述轮椅的运动电机的方式控制所述轮椅朝向所述用户移动；

第一图像捕捉单元，在所述轮椅移动的过程中，所述第一图像捕捉单元持续获取所述轮椅前方的实时图像；

图像识别单元，分别连接所述第一图像捕捉单元和所述处理单元，于所述图像识别单元内预先训练形成一人体识别模型，所述图像识别单元采用所述人体识别模型对所述实时图像进行识别，并输出用于表示所述实时图像中是否包括人体图像的识别结果；

所述处理单元还根据所述识别结果，在所述实时图像中包括所述人体图像时，控制所述轮椅移动至所述人体图像所在的位置附近。

2.如权利要求1所述的轮椅自动控制系统，其特征在于，所述语音获取单元为麦克风阵列；

所述麦克风阵列在获取所述语音指令的同时处理得到所述用户的声源定位信息，并将所述声源定位信息连同所述语音指令一起发送至所述语音解析单元；

所述处理单元根据所述声源定位信息获取所述用户所在的位置方向。

3.如权利要求1所述的轮椅自动控制系统，其特征在于，所述控制端还包括：

避障控制单元，连接所述处理单元，在所述轮椅移动的过程中，所述避障控制单元通过采集外部的环境数据并进行处理得到相应的避障控制指令，并将所述避障控制指令发送至所述处理单元；

所述处理单元根据所述避障控制指令，控制所述轮椅避开外部环境中的障碍物。

4.如权利要求1所述的轮椅自动控制系统，其特征在于，所述控制端还包括：

第二图像捕捉单元，连接在所述图像识别单元和所述处理单元之间，当所述识别结果表示所述实时图像中包括所述人体图像时，所述第二图像捕捉单元启动并进行图像捕捉，以计算得到所述轮椅与所述人体图像所在的位置之间的实时距离；

所述处理单元根据所述实时距离控制所述轮椅移动至所述人体图像所在的位置附近。

5.如权利要求4所述的轮椅自动控制系统，其特征在于，所述第二图像捕捉单元为深度相机。

6.如权利要求1所述的轮椅自动控制系统，其特征在于，所述控制端还远程连接一移动终端；

所述控制端还包括：

第三图像捕捉单元，用于持续捕捉所述轮椅前方的实时视频图像；

视频传输单元，连接所述第三图像捕捉单元，当所述控制端与所述移动终端建立远程连接时，所述视频传输单元将所述第三图像捕捉单元捕捉的所述实时视频图像持续发送至所述移动终端；

第一接收单元，用于接收所述移动终端发送来的操纵指令；

操控解析单元，连接所述第一接收单元和所述处理单元，用于对所述操纵指令进行解析，得到对应的操纵控制指令并输出给所述处理单元；

所述处理单元根据所述操纵控制指令，控制所述轮椅移动；

在所述轮椅移动的过程中，所述视频传输单元持续向所述移动终端反馈所述实时视频图像，所述第一接收单元持续接收所述移动终端发送的所述操纵指令。

7.如权利要求6所述的轮椅自动控制系统，其特征在于，所述操纵指令包括：

控制所述轮椅向前移动；和/或

控制所述轮椅向后移动；和/或

控制所述轮椅向左移动；和/或

控制所述轮椅向右移动。

8.如权利要求6所述的轮椅自动控制系统，其特征在于，所述移动终端为智能终端。