CN110584894A - 一种轮椅的控制方法、装置及智能轮椅 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种轮椅的控制方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：基于接收的雷达回波信号获取点云数据；对所述点云数据进行分析得到预设类型的目标物；对所述目标物进行跟踪获取目标物的状态信息；根据所述状态信息控制所述轮椅执行避障操作。该技术方案通过对雷达的回波信号进行处理得到预设范围内的点云信息，对点云信息分类获得预设类型的目标物，进而对轮椅进行实时避障；通过对轮椅本身的定位，能够绘制轮椅的行驶轨迹，基于此便于实时监测障碍物的信息，防止使用者出现与目标物碰撞或摩擦现象的发生，另外还可以通过对周围环境检测实现活动区域范围的绘制。

Description

一种轮椅的控制方法、装置及智能轮椅

技术领域

本申请涉及数据处理领域，尤其涉及一种轮椅的控制方法、装置及智能轮椅。

背景技术

世界老龄化问题日益严峻，因自然灾害和各种交通、工伤等意外事故频发，进一步导致社会老人和残障人士的数量逐年累加。智能轮椅作为残障人士和老年人优越的代步工具，日益受到社会高度关注。目前市面上存在的轮椅普遍功能单一，且多集中于利用红外线、脑电波、视觉处理等技术方式，因其动作检测灵敏度低，或受外界光照及温度因素误检率高，或检测距离信息错误等。另外，现在市面上存在智能轮椅的无法对物体进行分类，尚不能准确地根据物体的状态使轮椅进行避障，导致用户在使用时因为避障不及时而发生事故。

发明内容

为了解决上述智能轮椅无法对物体进行分类，且不能准确的根据物体状态进行避障等技术问题，本申请提供了一种轮椅的控制方法、装置及智能轮椅。

第一方面，本申请提供了一种轮椅的控制方法，所述方法包括以下步骤：

基于接收的雷达回波信号获取点云数据；

对所述点云数据进行分析得到预设类型的目标物；

对所述目标物进行跟踪获取目标物的状态信息；

根据所述状态信息控制所述轮椅执行避障操作。

在一个可能的实施方式中，对所述点云数据进行分析得到预设类型的目标物，具体包括：

根据所述点云数据提取物体的特征信息；

选择符合所述预设类型的物体为目标物；

其中，所述特征信息至少包括以下一项：微多普勒偏移，驱干带宽、质心、总宽带、频率或标准差。

在一个可能的实施方式中，所述对所述目标物进行跟踪获取目标物的状态信息，具体包括：

基于卡尔曼跟踪算法对所述目标物进行跟踪定位获取所述目标物的状态信息；

其中，所述状态信息包括：目标物的速度、所述目标物相对于所述轮椅的距离，以及所述目标物相对于所述轮椅行驶方向的角度。

在一个可能的实施方式中，所述根据所述状态信息控制所述轮椅执行避障操作，包括：

当所述状态信息符合预设条件时，则控制所述轮椅执行避障操作；

其中，所述状态信息符合预设条件包括以下至少之一：

所述目标物位于所述轮椅的第一行驶路线上，或，所述目标物与所述第一行驶路线的最小距离小于或等于预设距离；

所述目标物的运动轨迹与所述第一行驶路线存在交点，且到达所述交点的时间差小于或等于预设时间。

在一个可能的实施方式中，所述避障操作包括以下至少一项：

停止行驶；

执行提醒操作；

根据重新规划的第二行驶路线行驶。

在一个可能的实施方式中，所述方法还包括：

判断所述轮椅的行驶状态是否满足报警条件；

若满足所述预设条件，则生成报警信号，并向监控终端发送求助信息；

其中，所述行驶状态满足所述报警条件包括以下至少一项：

所述轮椅的速度大于或等于预设速度值；

所述轮椅的压力大于或等于预设压力值；

所述轮椅的温度大于或等于预设温度值。

第二方面，本申请提供了一种智能轮椅的控制装置，包括：

获取模块，用于基于接收的雷达回波信号获取点云数据；

解析模块，用于对所述点云数据进行分析得到预设类型的目标物；

监测模块，用于对所述目标物进行跟踪获取目标物的状态信息；

处理模块，用于根据所述状态信息控制轮椅执行避障操作。

第三方面，本申请提供了一种智能轮椅，所述智能轮椅包括：毫米波雷达、控制装置和运动装置；

所述毫米波雷达向预设范围内发射雷达信号并将接收的回波信号发送给所述控制装置；

所述控制装置根据所述回波信号得到预设类型目标物及其状态信息，根据所述状态信息生成避障信号，并将所述避障信号发送至所述运动装置；

所述运动装置根据所述避障信号执行相应的避障操作。

在一个可能的实施方式中，所述智能轮椅还包括与所述控制装置连接的提醒装置，所述提醒装置根据所述避障信号对所述目标物发出提醒信息。

在一个可能的实施方式中，所述智能轮椅还包括：检测装置和通信装置；

当所述检测装置检测到所述轮椅的行驶状态达到报警条件时，生成报警信号，并将所述报警信号发送至通信装置，所述通信装置根据所述报警信号向监控终端发送求助信息。

第四方面，本申请提供了一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

所述存储器，用于存放计算机程序；

所述处理器，用于执行计算机程序时，实现上述方法步骤。

第五方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法步骤。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：通过对雷达的回波信号进行处理得到预设范围内的点云信息，根据点云信息能够获得预设类型的目标物，并对目标物进行实时跟踪定位，进而对轮椅进行实时避障。通过对轮椅本身的定位，能够绘制轮椅的行驶轨迹，基于此便于实时监测障碍物的信息，防止使用者出现与目标物碰撞或摩擦现象的发生，另外还可以通过对周围环境检测实现活动区域范围的绘制。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种轮椅的控制方法的流程图；

图2为本申请另一实施例提供的一种轮椅的控制方法的流程图；

图3为本申请另一实施例提供的一种轮椅的控制方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的一种轮椅的控制装置的框图；

图5为本申请另一实施例提供的一种轮椅的控制装置的框图；

图6为本申请实施例提供的一种智能轮椅的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供了一种轮椅的控制方法、装置及智能轮椅。通过对雷达的回波信号进行处理得到预设范围内的点云信息，根据点云信息能够获得预设类型的目标物，并对目标物进行实时跟踪定位，进而对轮椅进行实时避障或者重新规划行驶路线。

下面首先对本发明实施例所提供的一种轮椅的控制方法进行介绍。本发明实施例所提供的方法可以应用于任意需要的电子设备，例如，可以为服务器、终端等电子设备，在此不做具体限定，为描述方便，后续简称为电子设备。

图1为本申请实施例提供的一种轮椅的控制方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S11，基于接收的雷达回波信号获取点云数据；

步骤S12，对点云数据进行分析得到预设类型的目标物；

步骤S13，对目标物进行跟踪获取目标物的状态信息；

步骤S14，根据状态信息控制轮椅执行避障操作。

本实施例中，首先采用智能优化算法对多条路线按照通过时长排序确定轮椅的初始位置到达目标位置的最优行驶路线，并通过多组毫米波雷达信号对预设范围进行探测，对接收的回波信号进行模数信号、DSP信号处理得到点云数据，对点云数据进行分析得到预设类型的目标物，具体包括：根据点云数据提取物体的特征信息；选择符合预设类型的物体为目标物；其中，特征信息至少包括以下一项：微多普勒偏移，驱干带宽、质心、总宽带、频率或标准差。之后对预设类型的目标物进行跟踪获取目标物的状态信息，具体包括：基于卡尔曼跟踪算法对目标物进行跟踪定位获取目标物的状态信息，其中，状态信息包括：目标物的速度、所述目标物相对于轮椅的距离，以及目标物相对于轮椅行驶方向的角度。当状态信息符合预设条件时，则控制轮椅执行避障操作。

在本发明另一个实施例中，可以将所述点云数据输入至卷积神经网络模型中对预设类型的目标物进行识别；其中，卷积神经网络模型为使用多组数据通过机器学习训练得出的，多组数据包括第一类数据和第二类数据，第一类数据中的每组数据均包括：目标物的特征信息和标识该特征信息属于预设类型目标物的标签，第二类数据中的每组数据均包括：目标物的特征信息和标识该特征信息不属于预设类型目标物的标签。

图2为本申请另一实施例提供的一种轮椅的控制方法的流程图，如图2所示，该方法还包括以下步骤：

步骤S24，判断状态信息是否符合预设条件；

其中，状态信息符合预设条件包括以下至少之一：目标物位于轮椅的第一行驶路线上，或，目标物与第一行驶路线的最小距离小于或等于预设距离；目标物的运动轨迹与第一行驶路线存在交点，且到达交点的时间差小于或等于预设时间。

本实施例中，当状态信息符合预设条件时，则控制轮椅执行避障操作，本实施例中避障操作可以是停止行驶、执行提醒操作、根据重新规划的第二行驶路线行驶。当目标物位于轮椅的第一行驶路线上，或，目标物与第一行驶路线的最小距离小于或等于预设距离时，则重新规划第二行驶路线。比如，在当前行驶路线上出现了交通事故，车辆至行驶路线边缘的距离小于轮椅的宽度导致轮椅无法绕行，则通过地图查询当前位置与事故地点之间的预设节点，比如路口，通过智能优化算法确定该路口到目标地点的最优行驶路线。

或者，当目标物的运动轨迹与第一行驶路线存在交点，且到达交点的时间差小于或等于预设时间，则对所述预设区域进行路况检测，获取预设范围内的避障地点并发出提醒信号。比如：监测到有摩托车驶来，通过该车的状态信息预测该车的运动轨迹，当该车的运动轨迹与轮椅的行驶路线存在交点，且到达交点的时间差小于或等于预设时间，则向摩托车出提醒信号。

本实施例中，步骤S25，当状态信息不符合预设条件时，则按照当前路线行驶。

图3为本申请另一实施例提供的一种轮椅的控制方法的流程图，如图3所示，该方法还包括以下步骤：

步骤S35，判断轮椅的行驶状态是否满足报警条件；

步骤S36，若满足预设条件，则生成报警信号，并向监控终端发送求助信息；

其中，行驶状态满足报警条件包括以下至少一项：轮椅的速度大于或等于预设速度值，轮椅的压力大于或等于预设压力值或轮椅的温度大于或等于预设温度值。

本实施例中，实时监测轮椅的行驶状态，并将生成行驶轨迹发送至监控终端，以使监控终端实时获取轮椅的行踪，当发生意外事故时，判断轮椅的行驶状态是否满足报警条件。比如，轮椅在下坡的时候侧翻，则发出报警信号，并向监控终端发送求助信息。

本申请另一实施例提供的一种控制方法还包括：接收用户触发的预设操作；响应于预设操作生成指示信息；根据所述指示信息控制所述轮椅进入娱乐模式，本实施例中，轮椅还可以为用户提供一些休闲娱乐项目，比如播放音乐、评书、新闻等。

图4为本申请实施例提供的一种轮椅的控制装置的框图，该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为电子设备的部分或者全部。如图4所示，该控制装置包括：

获取模块401，用于基于接收的雷达回波信号获取预设范围内的点云数据；

解析模块402，用于对点云数据进行分析得到预设类型的目标物；

监测模块403，用于对目标物进行跟踪获取目标物的状态信息；

处理模块404，用于当状态信息符合预设条件时，则控制轮椅执行避障操作。

图5为本申请另一实施例提供的一种轮椅的控制装置的框图，如图5所示，该装置还包括：

判断模块504，用于判断状态信息是否符合预设条件；

其中，状态信息符合预设条件包括以下至少之一：

目标物位于轮椅的第一行驶路线上，或，目标物与第一行驶路线的最小距离小于或等于预设距离；

目标物的运动轨迹与第一行驶路线存在交点，且到达交点的时间差小于或等于预设时间。

本申请实施例还提供了一种智能轮椅，如图6所示，该智能轮椅包括：毫米波雷达传感器1、控制装置2和运动装置3；

毫米波雷达传感器1向预设范围内发射雷达信号并将接收的回波信号发送给控制装置2；控制装置2根据回波信号得到预设类型目标物及其状态信息，根据状态信息生成避障信号，并将避障信号发送至所述运动装,3，运动装置3根据避障信号执行相应的避障操作。本实施例中，毫米波雷达传感器可以设置为一个或多个。

智能轮椅还包括与控制装置2连接的提醒装置4，提醒装置4根据避障信号对目标物发出提醒信息。

智能轮椅还包括：检测装置5和通信装置6，当检测装置5检测到轮椅的行驶状态达到报警条件时，生成报警信号，并将报警信号发送至通信装置6，通信装置6根据报警信号向监控终端发送求助信息。

本申请实施例还提供一种电子设备，如图7所示，电子设备可以包括：处理器1501、通信接口1502、存储器1503和通信总线1504，其中，处理器1501，通信接口1502，存储器1503通过通信总线1504完成相互间的通信。

存储器1503，用于存放计算机程序；

处理器1501，用于执行存储器1503上所存放的计算机程序时，实现上述步骤。

上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。

存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

本申请实施例提供的方案中，

可选的，该计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

基于接收的雷达回波信号获取点云数据；

对点云数据进行分析得到预设类型的目标物；

对目标物进行跟踪获取目标物的状态信息；

根据状态信息控制轮椅执行避障操作。

可选的，该计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

对点云数据进行分析得到预设类型的目标物，具体包括：

根据点云数据提取物体的特征信息；

选择符合预设类型的物体为目标物；

其中，特征信息至少包括以下一项：微多普勒偏移，驱干带宽、质心、总宽带、频率或标准差。

可选的，该计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

对所述目标物进行跟踪获取目标物的状态信息，具体包括：

基于卡尔曼跟踪算法对目标物进行跟踪定位获取目标物的状态信息；

其中，状态信息包括：目标物的速度、目标物相对于轮椅的距离，以及目标物相对于轮椅行驶方向的角度。

可选的，该计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

所述根据所述状态信息控制所述轮椅执行避障操作，包括：

当所述状态信息符合预设条件时，则控制所述轮椅执行避障操作；

其中，状态信息符合预设条件包括以下至少之一：

目标物位于轮椅的第一行驶路线上，或，目标物与第一行驶路线的最小距离小于或等于预设距离；

目标物的运动轨迹与第一行驶路线存在交点，且到达交点的时间差小于或等于预设时间。

可选的，该计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

避障操作包括以下至少一项：

停止行驶；

执行提醒操作；

根据重新规划的第二行驶路线行驶。

可选的，该计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：该方法还包括：

判断轮椅的行驶状态是否满足报警条件；

若满足预设条件，则生成报警信号，并向监控终端发送求助信息；

其中，行驶状态满足报警条件包括以下至少一项：

轮椅的速度大于或等于预设速度值；

轮椅的压力大于或等于预设压力值；

轮椅的温度大于或等于预设温度值。

需要说明的是，对于上述装置、电子设备及计算机可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

进一步需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轮椅的控制方法，其特征在于，包括：

基于接收的雷达回波信号获取点云数据；

对所述点云数据进行分析得到预设类型的目标物；

对所述目标物进行跟踪获取目标物的状态信息；

根据所述状态信息控制所述轮椅执行避障操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述点云数据进行分析得到预设类型的目标物，具体包括：

根据所述点云数据提取物体的特征信息；

选择符合所述预设类型的物体为目标物；

其中，所述特征信息至少包括以下一项：微多普勒偏移，驱干带宽、质心、总宽带、频率或标准差。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述目标物进行跟踪获取目标物的状态信息，具体包括：

基于卡尔曼跟踪算法对所述目标物进行跟踪定位获取所述目标物的状态信息；

其中，所述状态信息包括：目标物的速度、所述目标物相对于所述轮椅的距离，以及所述目标物相对于所述轮椅行驶方向的角度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述状态信息控制所述轮椅执行避障操作，包括：

当所述状态信息符合预设条件时，则控制所述轮椅执行避障操作；

其中，所述状态信息符合预设条件包括以下至少之一：

所述目标物位于所述轮椅的第一行驶路线上，或，所述目标物与所述第一行驶路线的最小距离小于或等于预设距离；

所述目标物的运动轨迹与所述第一行驶路线存在交点，且到达所述交点的时间差小于或等于预设时间。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述避障操作包括以下至少一项：

停止行驶；

执行提醒操作；

根据重新规划的第二行驶路线行驶。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断所述轮椅的行驶状态是否满足报警条件；

若满足所述报警条件，则生成报警信号，并向监控终端发送求助信息；

其中，所述行驶状态满足所述报警条件包括以下至少一项：

所述轮椅的速度大于或等于预设速度值；

所述轮椅的压力大于或等于预设压力值；

所述轮椅的温度大于或等于预设温度值。

7.一种智能轮椅的控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于基于接收的雷达回波信号获取点云数据；

解析模块，用于对所述点云数据进行分析得到预设类型的目标物；

监测模块，用于对所述目标物进行跟踪获取目标物的状态信息；

处理模块，用于根据所述状态信息控制轮椅执行避障操作。

8.一种智能轮椅，其特征在于，所述智能轮椅包括：毫米波雷达、控制装置和运动装置；

所述毫米波雷达向预设范围内发射雷达信号并将接收的回波信号发送给所述控制装置；

所述控制装置根据所述回波信号得到预设类型目标物及其状态信息，根据所述状态信息生成避障信号，并将所述避障信号发送至所述运动装置；

所述运动装置根据所述避障信号执行相应的避障操作。

9.根据权利要求8所述智能轮椅，其特征在于，所述智能轮椅还包括与所述控制装置连接的提醒装置，所述提醒装置根据所述避障信号对所述目标物发出提醒信息。

10.根据权利要求8所述的智能轮椅，其特征在于，所述智能轮椅还包括：检测装置和通信装置；

当所述检测装置检测到所述轮椅的行驶状态符合报警条件时，生成报警信号，并将所述报警信号发送至通信装置，所述通信装置根据所述报警信号向监控终端发送求助信息。