CN111093585B - 一种轮椅、控制方法及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

一种轮椅(110)和轮椅(110)控制方法。该轮椅(110)可以包括：智能交互设备(420)和轮椅控制装置(410)。智能交互设备(420)可以包括arm处理器。智能交互设备(420)用于：接收红外传感器组(520)采集的红外信号；基于红外信号确定一个或多个跌落信号，该跌落信号为表征轮椅(110)处于非安全状态的信号；基于该一个或多个跌落信号产生控制信号，该控制信号包括对轮椅(110)进行减速或刹车操作。轮椅控制装置(410)与智能交互设备(420)有线或无线连接，轮椅控制装置(410)用于获取轮椅(110)的控制信号，并基于该控制信号对轮椅(110)进行减速或刹车，以防止用户跌落。

Description

一种轮椅、控制方法及计算机可读存储介质

交叉引用

本申请要求2017年9月11日提交的编号为CN201710814529.0的中国申请，以及2017年9月11日提交的编号为CN201721158774.2的优先权，其上提到的申请的内容以引用方式被包含于此。

技术领域

本发明涉及一种轮椅。具体的，涉及一种轮椅以及控制轮椅动作的方法。

背景技术

在日常生活中，能够移动的智能设备例如清扫机器人、智能平衡轮、智能轮椅等越来越常见。另一方面，随着人们对服务需求的快速扩张，人们期望可以更方便和智能地控制轮椅，尤其是能够实现更多操作功能的轮椅。

目前的智能轮椅以至其中的智能硬件是以51单片机作为核心进行控制和运算的。然而，51单片机的处理速度受到限制。在有些情况下，比如，当轮椅上的传感器采集的图像、等数据变得越来越大时，低速的处理速度便难以满足需求。例如，当智能轮椅上的传感器变多时，处理器的处理速度将无法与需要处理的数据量匹配。

简述

为达到上述目的，本申请提供的技术方案如下：

为实现更多复杂功能，使轮椅更加智能化，同时提高智能轮椅对数据的处理速度，本申请采用arm处理器作为核心对智能轮椅进行运算、数据处理和控制。所述arm处理器位于智能交互设备中，智能交互设备与轮椅建立连接；并通过智能交互设备的交互界面使用户可以控制轮椅的动作。

为达到上述目的，本申请提供的技术方案如下：

本申请披露了一种轮椅，包括智能交互设备和轮椅控制装置；所述智能交互设备包括arm处理器；所述智能交互设备用于：接收红外传感器组采集的红外信号；基于所述红外信号确定一个或多个跌落信号，所述跌落信号为表征轮椅处于非安全状态的信号；基于所述一个或多个跌落信号产生控制信号，所述控制信号包括对轮椅进行减速或刹车操作；所述轮椅控制装置与智能交互设备有线或无线连接，轮椅控制装置用于获取轮椅的控制信号，并基于所述控制信号对轮椅进行减速或刹车，以防止用户跌落。

可选的，所述智能交互设备还包括交互界面，所述交互界面用于：接收用户对所述交互界面的操作产生操作信号；基于所述操作信号控制轮椅。

可选的，所述轮椅还包括传感器组件，所述传感器组件包括定位传感器、红外传感器组、超声波传感器组和摄像头组中的一个或多个的组合，所述传感器组件中的至少一个被配置在所述智能交互设备中。

可选的，所述超声波传感器组包括被配置在轮椅的四周的多个超声波传感器，所述位于轮椅前方的多个超声波传感器用于探测轮椅前方障碍物的距离，所述位于轮椅左侧和右侧的多个超声波传感器用于探测轮椅距离道路两侧的距离。

可选的，所述摄像头组包括一个前置摄像头和一个后置摄像头，所述前置摄像头用于采集用户的图像信息，所述图像信息用于确定用户身份，所述后置摄像头用于采集路面图像信息，所述路面图像信息显示在智能交互设备上。

可选的，所述传感器组探测的信号发送给智能交互设备，所述智能交互设备处理接收的信号产生显示信息，所述显示信息包括位置信息、红外传感器与地面的距离值、超声波传感器组与障碍物的距离和可视化图像。

本申请另一方面提出了一种轮椅控制方法，包括：接收红外信号，所述红外信号由红外传感器组获得；基于所述红外信号确定一个或多个跌落信号；基于所述一个或多个跌落信号产生控制信号，所述控制信号包括对轮椅进行减速或刹车操作，所述控制信号由智能交互设备产生，所述智能交互设备包括arm处理器；基于所述控制信号，控制轮椅减速或刹车，以防止用户跌落。

可选的，所述控制信号由智能交互设备基于红外信号处理产生，所述轮椅由轮椅控制装置基于所述控制信号控制，所述智能交互设备通过有线或无线的方式与所述轮椅控制装置进行数据通信，所述无线通信采用蓝牙通讯协议和消息队列遥测传输通讯协议进行双通道信息传输。

可选的，所述方法还包括用户操作智能交互设备产生用户操作信号，基于所述用户操作信号控制轮椅；所述用户操作智能交互设备包括用户与智能交互设备建立连接，用户通过用户设备扫描智能交互设备上生成的二维码建立连接，或用户设备生成二维码供智能交互设备扫描建立连接。

本申请另一方面提出了一种轮椅控制方法，包括：接收一个或多个超声波信号，所述超声波信号由位于轮椅四周的多个超声波传感器获得；基于超声波信号，确定轮椅前方障碍物距离；基于轮椅前方障碍物距离，确定控制信号；基于控制信号，控制轮椅减速、转向或刹车，以躲避障碍物。

附加特征将在后续描述中部分地阐述，并且本领域技术人员通过检查后续描述及其附图的方式将会是显而易见的，或者可以通过实施本申请的实施例来理解本申请。本申请的特征可以通过实施下述的详细示例中阐述的方法，手段及其组合来实现和获得。

附图描述

以示例性实施例的方式对本申请进一步描述。这些示例性实施例具体参照附图进行描述。这些实施例是非限制性实施例，其中类似的参考标号在附图的不同视图中代表类似结构，并且其中：

图1是根据本申请的一些实施例所示的轮椅服务系统示意图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的计算机设备配置示意图；

图3是根据本申请的一些实施例所示的一种移动设备示意图；

图4是根据本申请的一些实施例所示的轮椅示意图；

图5是根据本申请的一些实施例所示的传感器组件示意图；

图6是根据本申请的一些实施例所示的轮椅控制方法的流程图；以及

图7是根据本申请的一些实施例所示的轮椅控制方法的流程图。

具体描述

在下面的详细描述中，通过示例阐述了本申请的许多具体细节，以便提供对相关披露的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来讲，本申请显而易见的可以在没有这些细节的情况下实施。应当理解的是，本申请中使用“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”术语，是用于区分在顺序排列中不同级别的不同部件、元件、部分或组件的一种方法。然而，如果其他表达式可以实现相同的目的，这些术语可以被其他表达式替换。

应当理解的是，当设备、单元或模块被称为“在……上”、“连接到”或“耦合到”另一设备、单元或模块时，其可以直接在另一设备、单元或模块上，连接或耦合到或与其他设备、单元或模块通信，或者可以存在中间设备、单元或模块，除非上下文明确提示例外情形。例如，本申请所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列条目的任何一个和所有组合。

本申请所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本申请范围。如本申请说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，而该类表述并不构成一个排它性的罗列，其他特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件也可以包含在内。

参看下面的说明以及附图，本申请的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本申请的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。

此外，本申请仅描述了与轮椅相关的系统及方法，可以理解的是，本申请中的描述仅仅是一个实施例。该轮椅控制系统或方法也可以应用到除轮椅以外的其他任何类型的智能设备或汽车中。例如，轮椅控制系统或方法可以应用于不同的智能设备系统中，这些智能设备系统包括摆轮、无人地面车辆(UGV)、轮椅等中的一种或者任意几种组合。轮椅控制系统还可以应用到包括应用管理和/或分发的任何智能系统，例如用于发送和/或接收快递，以及将人员或货物运载到某些位置的系统。

本申请的术语“轮椅”、“智能轮椅”、“智能设备”可互换地用于指代可移动和自动操作的装置、设备或工具。本申请中的术语“用户设备”可以指可以用于请求服务、订购服务或促进服务的提供的工具。本申请中的术语“移动终端”可以指可由用户使用以控制轮椅的工具或接口。

本申请中使用的定位技术包括全球定位系统(GPS)技术、全球导航卫星系统(GLONASS)技术、罗盘导航系统(COMPASS)技术、伽利略定位系统(Galileo)技术、准天顶卫星系统(QZSS)技术、北斗卫星定位系统(BDS)技术、无线保真(WiFi)定位技术等中的一种或者任意几种组合。上述定位技术中的一种或多种可以在本申请中可互换地使用。

本申请中使用了多种结构图用来说明根据本申请的实施例的各种变形。应当理解的是，前面或下面的结构并不是用来限定本申请。本申请的保护范围以权利要求为准。

本申请描述了作为示例性系统的轮椅服务系统100。本申请的方法和系统旨在基于，例如由轮椅探测的信息，控制轮椅的运动。所获得的信息可以由位于轮椅中的传感器组件采集。

根据本申请的一些实施例，图1所示的是轮椅服务系统示意图。轮椅服务系统100可以包括轮椅110、网络120、用户设备130和服务器140。用户可以通过网络120使用户设备130与轮椅建立连接。所述用户设备130和轮椅建立连接可以是为了识别用户身份。在一些实施例中，所述建立连接可以是通过扫描二维码建立。例如，用户设备130生成二维码，轮椅上的智能交互设备扫描该二维码并通过网络120识别该二维码以建立连接。又例如，轮椅上的智能交互设备生成二维码，用户设备扫描该二维码并通过网络120识别该二维码以建立连接。

在一些实施例中，为方便管理，轮椅110和用户设备130可以建立通信以识别使用轮椅的用户。轮椅110和用户设备130之间的通信可以是有线或无线的。在一些实施例中，当轮椅110与用户设备130无线连接时，用户设备130通过扫描轮椅上的智能交互设备产生的二维码与轮椅110建立连接，或者轮椅110上的智能交互设备通过扫描用户设备130上生成的二维码建立连接。在一些实施例中，用户设备130与轮椅间的连接可以通过其他方式建立，例如图形登录或其他任何自定义的登录方式。在一些实施例中，当轮椅110与用户设备130有线连接时，可以通过串口进行连接，例如通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)。

网络120可以是单个网络或不同网络的组合。例如，网络120可以是局域网(LAN)、广域网(WAN)、公共网络、专用网络、无线局域网(WLAN)、虚拟网络、城域网(MAN)、公共电话交换网络(PSTN)或其任意组合。例如，轮椅110可以经由蓝牙与用户设备130和服务器140通信。网络120还可以包括各种网络接入点。例如，诸如基站或因特网的有线或无线接入点可以包括在网络120中。轮椅110可以直接或经由网络120访问存储在服务器140中的信息。

可连接到网络120的用户设备130可以是移动设备130-1、平板电脑130-2、笔记本电脑130-3、内置设备130-4等中的一种或者其任意几种组合。在一些实施例中，移动设备130-1可以包括可穿戴设备、智能移动设备，虚拟现实设备、增强现实设备等中的一种或其任意几种组合。在一些实施例中，用户可以通过可穿戴设备控制轮椅110，可穿戴设备可以包括智能手环、智能鞋袜、智能眼镜、智能头盔、智能手表、智能服装、智能背包、智能配件等中的一种或者其任意几种组合。在一些实施例中，智能移动设备可以包括智能电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备，销售点(POS)设备等中的一种或者其任意几种组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实贴片、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实贴片眼罩等中的一种或者任意几种组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括Google Glass，Oculus Rift，HoloLens，Gear VR等。在一些实施例中，内置设备130-4可以包括车载电脑、车载电视等。

服务器140可以存储用户和轮椅的数据。在一些实施例中，可以存在与服务器140无线连接的多个用户设备。服务器140存储用户130和轮椅110的相关数据。例如，行驶路程、行驶距离、常去地点等。在一些实施例中，服务器140中存储实时地图。用户在使用轮椅时可以从服务器140上下载最新实时地图。在一些实施例中，用户在使用轮椅时，可以基于服务器140提供的地图进行导航。例如，在室外时，轮椅上的定位传感器获取用户位置信息，基于地图进行导航。又例如，在室内时，应用超宽带(Ultra-wide Bandwidth，UWB)技术实现室内定位与自主导航。

在一些实施例中，服务器140可以获取未在使用的轮椅的位置信息。用户可通过用户设备130根据服务器140提供的未在使用的轮椅位置信息确定附近范围内的可用轮椅。在一些实施例中，轮椅上包含两个蓝牙模块，两个蓝牙模块的距离已知，当用户需要走到一个较近的可用轮椅时，可以通过用户设备130上的蓝牙模块和轮椅上的两个蓝牙模块实现三点定位，基于三点定位原理确定用户与轮椅间的距离。在一些实施例中，所述距离的计算过程可以由服务器140或轮椅上的智能交互设备完成。

应当注意，上述轮椅服务系统100仅仅是为了描述该系统的特定实施例，而非限制本披露的保护范围。

图2是根据本申请的一些实施例所示的计算机设备配置示意图。计算机200可以被用于实现实施本申请中披露的特定方法和装置。例如，计算机200可以是轮椅110中的智能交互设备。本实施例中的特定装置利用功能框图展示了一个包含显示模块的硬件平台。在一些实施例中，计算机200可以实施本申请中所描述的轮椅110中的智能交互设备的一个或多个模块和单元。在一些实施例中，智能交互设备可以被计算机200通过其硬件设备、软件程序、固件以及它们的组合所实现。在一些实施例中，计算机200可以是一个通用目的的计算机，或一个有特定目的的计算机。

如图2所示，计算机200可以包括内部通信总线210，处理器220，只读存储器(ROM)230，随机存取存储器(RAM)240，通信端口250，输入/输出组件260，硬盘270，以及显示界面280。内部通信总线210可以实现计算机200组件间的数据通信。处理器220可以进行判断和发出提示。在一些实施例中，处理器220可以由一个或多个处理器组成。通信端口250可以实现计算机200与轮椅服务系统100中的其他部件(例如，用户设备130和服务器140)之间数据通信。在一些实施例中，计算机200可以通过通信端口250从网络120发送和接受信息及数据。输入/输出组件260可以接收用户的操作信号或将计算机处理产生的数据显示给用户。显示界面280可以实现计算机200和用户之间的交互和信息交换。计算机200还可以包括不同形式的程序储存单元以及数据储存单元，例如硬盘270，只读存储器(ROM)230，随机存取存储器(RAM)240，能够存储计算机处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器220所执行的可能的程序指令。

数据总线210可以用于传输数据信息。在一些实施例中，轮椅110的智能交互设备内各硬件之间可以通过所述数据总线210进行数据的传输。例如，处理器220可以通过所述数据总线210将数据发送到存储器或输入/输出端口260等其它硬件中。需要注意的是，所述数据可以是真正的数据，也可以是指令代码、状态信息或控制信息。在一些实施例中，数据总线210可以为工业标准(ISA)总线、扩展工业标准(EISA)总线、视频电子标准(VESA)总线、外部部件互联标准(PCI)总线等。

处理器220可以用于逻辑运算、数据处理和指令生成。在一些实施例中，处理器220可以从内部存储器中获取数据/指令，所述内部存储器可以包括只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、高速缓冲存储器(Cache)(在图中未示出)等。在一些实施例中，处理器220可以包括多个子处理器，所述子处理器可以用于实现系统的不同功能。

在一些实施例中，只读存储器可以包括可编程只读存储器(PROM)、可编程可擦除只读存储器(EPROM)等。随机存储器240用于存放操作系统、各种应用程序、数据等。在一些实施例中，随机存储器240可以包括静态随机存储器(SRAM)、动态随机存储器(DRAM)等。

通信端口250用于连接操作系统与外部网络，实现它们之间的通信交流。在一些实施例中，通信端口250可以包括FTP端口、HTTP端口或DNS端口等。输入/输出端口260用于外部设备或电路与处理器210之间进行数据、信息的交换和控制。在一些实施例中，输入/输出端口260可以包括USB端口、PCI端口、IDE端口等。

硬盘270用于存储服务器140所产生的或从服务器140所接收到的信息及数据。在一些实施例中，硬盘270可以包括机械硬盘(HDD)、固态硬盘(SSD)或混合硬盘(HHD)等。显示界面280用于将轮椅服务系统100生成的信息、数据呈现给用户。在一些实施例中，显示界面280可以包括一个物理显示器，如带扬声器的显示器、LCD显示器、LED显示器、OLED显示器、电子墨水显示器(E-Ink)等。在一些实施例中，所述显示界面280可以是轮椅110中智能交互设备上的交互界面。所述交互界面可以是触摸屏等除显示外能够接收用户操作信号的界面。所述交互界面也可以是物理显示器和实体按键的结合。

图3是根据本申请的一些实施例所示的一种移动设备示意图。在一些实施例中，移动设备300可以实施本申请中所描述的用户设备130的一个或多个模块和单元。如图3所示，所述移动设备300可以包括通信平台310、显示器320、图形处理器(GPU)330、中央处理器(CPU)340、输入/输出接口350、内存360、存储器390。在一些实施例中，操作系统370(如，iOS，Android，Windows Phone等)和一个或多个应用程序380可以从存储器390加载到内存360中，以便由CPU 340执行。

图4是根据本申请的一些实施例所示的轮椅示意图。轮椅110包括轮椅控制装置410和智能交互设备420。

轮椅控制装置410可以是轮椅的下位机，智能交互设备420可以是轮椅的上位机，即智能交互设备基于用户在交互界面的操作或基于采集的环境信号生成控制信号，轮椅控制装置410执行智能交互设备420的控制信号，控制轮椅的动作，例如，转向，前进，加速、减速、刹车等。

在一些实施例中，智能交互设备420与轮椅控制装置410可以通过有线或无线的方式与轮椅控制器进行数据通信，所述无线通信采用蓝牙通讯协议和消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport，MQTT)通讯协议进行双通道信息传输。例如，智能交互设备420处理接收到的用户操作信号或外部环境信号，进而产生控制信号，智能交互设备420可以将控制信号通过蓝牙和/或MQTT中的至少一种方式发送给轮椅控制装置410。

在一些实施例中，智能交互设备420可以是平板电脑。例如，智能交互设备420可以是采用arm处理器的平板电脑。更具体地，智能交互设备420可以是采用cortex-A核arm处理器的平板电脑。所述智能交互设备420的操作系统上安装有定制的控制程序。在一些实施例中，所述控制程序可以是安卓应用程序(application，APP)。用户设备130与智能交互设备420建立连接后，用户可通过智能交互设备上的APP操控轮椅。在一些实施例中，智能交互设备420还可以与轮椅上的传感器组件建立连接。

在一些实施例中，所述智能交互设备420包括一个交互界面。在一些实施例中，所述交互界面为触摸屏。所述智能交互设备上安装的控制程序可以在交互界面上生成虚拟按键，所述虚拟按键可以主动触发紧急呼叫。在一些实施例中，所述智能交互设备420包括实体按键，所述实体按键也可以触发紧急呼叫。在一些实施例中，服务器140检测到某些特定的用户的危险操作时，也可触发紧急呼叫。在一些实施例中，所述交互界面接收用户的操作并产生操作信号。所述智能交互设备420可以将操作信号发送给轮椅控制装置410以执行用户的操作。在一些实施例中，所述用户操作可以是用户设备130与智能交互设备420建立连接前的操作。例如，用户操作智能交互设备420产生二维码供用户设备130扫描。又例如，用户操作打开智能交互设备420的摄像头扫描用户设备130生成的二维码，或扫描用户头部或指纹信息以进行人脸识别或指纹识别。在一些实施例中，所述用户操作可以是用户设备130与智能交互设备420建立连接后的操作。例如，用户操作轮椅控制轮椅转向，前进，加速、减速、刹车等。

图5是根据本申请的一些实施例所示的传感器组件示意图。传感器组件用于探测环境信号，例如位置信息、距离、图像等。在一些实施例中，传感器组件与智能交互设备420通过有线或无线的方式连接。所述无线通信采用蓝牙通讯协议和MQTT通讯协议进行双通道信息传输。如图所示，传感器组件包括定位传感器510、红外传感器组520、超声波传感器组530和摄像头组540。在一些实施例中，所述传感器组件中的至少一个可以被配置在智能交互设备420中。例如，可以通过智能交互设备420中的定位传感器探测定位信息。又例如，可以利用智能交互设备420中的摄像头实现图像信息采集。

定位传感器510被配置为获取轮椅的位置信息。在一些实施例中，定位传感器可以基于任何定位技术获得。例如，全球定位系统(GPS)技术、全球导航卫星系统(GLONASS)技术、罗盘导航系统(COMPASS)技术、伽利略定位系统(Galileo)技术、准天顶卫星系统(QZSS)技术、北斗卫星定位系统(BDS)技术、无线保真(WiFi)定位技术等中的一种或者任意几种组合。

红外传感器组520设置在轮椅的周围，红外传感器组520探测红外探测器到地面的距离。所述距离信号被智能交互设备420使用模拟-数字或数字-模拟(AD/DA)的方式读取。智能交互设备将读取的距离信号进行处理并显示在智能交互界面上。所述处理后的距离信号为可视化的红外图像。智能交互设备420基于实时探测的红外图像，控制轮椅，防止跌落，实现安全驾驶。在一些实施例中，所述红外传感器组520包括两个红外传感器520-1和520-2(图5中未示出)。所述第一红外传感器和第二红外传感器可以设置在轮椅的底部。在一些实施例中，所述轮椅的底部可以是轮椅的基座。所述基座与地面相隔一段距离。其中，第一红外传感器520-1垂直于地面发射信号，以测量第一红外信号；第二红外传感器520-2向轮椅前方偏下发射信号，以测量第二红外信号。例如，第二红外传感器沿着轮椅正前方偏下45度的方向发射红外信号。再例如，第二红外传感器的红外信号发射方向与正前方夹角30度，与正下方夹角60度。智能交互设备420基于第一红外信号产生垂直跌落信号，基于第二红外信号产生倾斜跌落信号。智能交互设备420基于所述垂直跌落信号或倾斜跌落信号产生控制信号，防止用户从轮椅跌落。在一些实施例中，所述控制信号为减速或刹车。

超声波传感器组530被配置为获取轮椅周围的超声信号。在一些实施例中，所述超声波传感器组530包括一个或多个超声波传感器。在一些实施例中，所述超声波传感器为收发一体式传感器。特别地，所述超声波传感器组530包括12个40kHz超声波传感器。所述12个40kHz超声波传感器被设置在轮椅的四周。例如，在轮椅的前、后、左、右四个方向上(非边角位置)分别设置有三个超声波传感器。又例如，在智能轮椅左前、右前、左后、右后四个边角位置分别设置有一个超声波传感器；在轮椅的前方，即左前和右前两个超声波传感器之间设置有两个超声波传感器，在轮椅的后方，即左后和右后两个超声波传感器之间设置有两个超声波传感器，在轮椅的左方，即左前和左后两个超声波传感器之间设置有两个超声波传感器，在轮椅的右方，即右前和右后两个超声波传感器之间设置有两个超声波传感器。还例如，在轮椅的前方、左方和右方三个方向上(非边角位置)分别设置有四个超声波传感器。在一些实施例中，超声波传感器组530将探测到的超声波信号发送到智能交互设备420中。智能交互设备420通过处理将接收到的超声信号可视化并将其在交互界面上显示。在一些实施例中，所述位于轮椅前方的多个超声波传感器用于探测前方障碍物。当位于轮椅前方的多个超声波传感器依次检测到信号并发送给智能交互设备420时，智能交互设备420可以判定前方有障碍物横穿过。例如，轮椅前方从左至右依次设置有第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器和第四超声波传感器，当接收到超声波信号的顺序为第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器和第四超声波传感器时，智能交互设备可以判定前方有障碍物从左至右穿过。又例如，当接收到超声波信号的顺序为第四超声波传感器、第三超声波传感器、第二超声波传感器和第一超声波传感器时，智能交互设备可以判定前方有障碍物从右至左穿过。还例如，当第一超声波传感器和第二超声波传感器持续接收到超声波信号而第三超声波传感器和第四超声波传感器未接收到信号时，智能交互设备可以判定轮椅左前方有障碍物。智能交互设备420可以根据超声信号确定与障碍物的距离和障碍物的横穿速度。智能交互设备420根据所述距离和横穿速度产生控制信号，例如，减速、躲避、刹车等。

摄像头组540包括一个前置摄像头和一个后置摄像头，所述后置摄像头可以拍摄路面图像信息，并将路面信息发送给智能交互设备420。智能交互设备420将接收到的路面信息进行实时显示。所述后置摄像头可以用于扫描用户设备130上生成的二维码以识别用户身份。在一些实施例中，所述前置摄像头可用于拍摄用户图像以进行人脸识别或姿势解锁等操作。在一些实施例中，所述前置摄像头可以使用户与他人进行视频通话等。

在一些实施例中，所述轮椅110的座椅上还包括多点压力传感器，所述多点压力传感器可以用于检测并判断是否有人乘坐轮椅。

在一些实施例中，用户可通过智能交互设备上的控制程序实现更多的功能。例如，地理围栏功能。基于用户当前的位置信息，可在轮椅上的交互界面上显示的地图上设置轮椅活动区域。轮椅在区域内自由活动，当轮椅到达围栏边界时或越过围栏边界时服务器140会通过交互界面进行提示或警报。又例如，状态管理功能。智能交互设备基于连接的传感器采集的数据，通过控制程序计算出轮椅剩余电量、运动速度、轮椅剩余可行驶里程数等信息，并显示在交互界面上。还例如，导航与路径规划功能。在室外时，基于定位传感器确定当前位置，使用隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model，HMM)进行地图匹配以确定轮椅当前的精确位置，实现精确导航；在室内时，采用超宽带(Ultra Wide Band，UWB)定位技术，基于摄像头采集的深度信息，将采集的深度图像和预先录入的室内地图数据进行匹配融合，达到室内精确定位导航。再例如，远程召回功能。在一些实施例中，当用户使用完轮椅后，需要轮椅自动回到较热门区域或指定区域，智能交互设备420可以基于当前位置和指定区域的位置规划路径，并向轮椅控制装置410发送指令，使轮椅自行回到指定区域。在一些实施例中，所述指定区域包括充电桩。当智能交互设备探测出轮椅剩余电量和剩余可行驶里程数不足时，自行回到充电桩充电。还例如，定点跟随功能。在一些实施例中，所述轮椅需要跟随前方目标进行移动。采用到达角(Angle Of Arrival，AOA)技术和摄像头采集的深度信息，将射频到达角技术与摄像头采集的图像深度信息互补滤波，达到精准定位跟随目标。

图6是根据本申请的一些实施例所示的轮椅控制方法的流程图。在一些实施例中，所述轮椅控制方法由轮椅110中的智能交互设备和轮椅控制装置执行。

在610中，接收红外信号。在一些实施例中，所述红外信号由红外传感器组探测并发送给轮椅中的智能交互设备。在一些实施例中，所述红外传感器组包括一个或多个红外传感器。例如，一个第一红外传感器被设置在轮椅底部，垂直于地面发射信号，以测量第一红外信号；第二红外传感器被设置在轮椅的底部，向轮椅前方偏下(或下方偏前)发射信号，以测量第二红外信号。在一些实施例中，所述红外信号为红外传感器距离地面的距离。所述距离根据红外传感器发射的信号和接收信号的时间差确定。

在620中，基于所述红外信号确定一个或多个跌落信号。在一些实施例中，所述跌落信号为表征轮椅处于非安全状态的信号。在一些实施例中，所述第一红外信号为第一红外传感器相对于路面的垂直距离；所述第二红外信号为第二红外传感器相对于路面的倾斜距离。在一些实施例中，所述第一红外信号包括实时采集的多个垂直距离，所述第二红外信号包括实时采集的多个倾斜距离。在一些实施例中，所述一个或多个跌落信号包括一个垂直跌落信号和一个前倾跌落信号。所述一个或多个跌落信号由智能交互设备产生。例如，智能交互设备基于接收的多个实时的垂直距离，确定垂直跌落信号。当相邻两个时间点的垂直距离之差大于第一阈值时，生成垂直跌落信号。所述垂直跌落信号表征用户在轮椅上的垂直下降速度超过第一阈值。又例如，智能交互设备基于接收的多个实时的倾斜距离，确定倾斜跌落信号。当相邻两个时间点的倾斜距离之差大于第二阈值时，生成倾斜跌落信号。所述倾斜跌落信号表征用户在轮椅上的前倾速度超过第二阈值。

在630中，基于所述一个或多个跌落信号产生控制信号。在一些实施例中，所述控制信号为使得轮椅减速或刹车的操作信号。所述控制信号由智能交互设备产生。

在640中，基于控制信号，控制轮椅，防止用户跌落。在一些实施例中，所述轮椅由轮椅控制装置控制。所述控制信号由智能交互设备发送至轮椅控制装置。所述智能交互设备与轮椅控制装置有限或无线连接。所述无线连接采用蓝牙通讯协议和消息队列遥测传输通讯协议进行双通道信息传输。

图7是根据本申请的一些实施例所示的轮椅控制方法的流程图。在一些实施例中，所述轮椅控制方法由轮椅110中的智能交互设备和轮椅控制装置执行。

在710中，接收超声波信号。在一些实施例中，所述超声波信号由超声波传感器组探测并发送给轮椅中的智能交互设备。在一些实施例中，所述超声波传感器组包括一个或多个超声波传感器。例如，所述超声波传感器组包括12个40KHz的超声波传感器。所述12个超声波传感器被设置在轮椅的四周。在一些实施例中，所述超声波信号由智能交互设备接收。在一些实施例中，所述智能交互设备可以基于超声波信号生成超声波图像。

在720中，基于超声波信号，确定轮椅前方障碍物距离。在一些实施例中，所述轮椅与障碍物的距离基于超声波传感器发射和接收超声波信号的时间差确定。特别地，基于设置于轮椅前方的几个超声波传感器接收到的超声波信号的时间差，可以确定前方障碍物是否处于移动状态。例如，当轮椅前方设置的几个超声波传感器顺序地(依次)接收到超声波信号时，智能交互设备判断有物体横穿过轮椅前方。

在730中，基于轮椅前方障碍物距离，确定控制信号。在一些实施例中，所述控制信号由智能交互设备产生。所述控制信号为使得轮椅转向或刹车的操作信号。特别地，智能交互设备可以基于轮椅前方障碍物的距离和当前轮椅行驶速度，确定控制信号。例如，当智能交互设备判断有物体横穿过轮椅前方时，当轮椅与横穿物体的距离大于第三阈值且轮椅的行驶速度小于第四阈值时，智能交互设备判断当前状态为安全，不产生操作信号；当轮椅与横穿物体的距离小于第三阈值时，智能交互设备产生操作信号。在一些实施例中，所述操作信号为减速、转向或刹车。

在740中，基于控制信号，控制轮椅，以躲避障碍物。在一些实施例中，所述轮椅由轮椅控制装置控制。所述控制操作为使轮椅避让障碍物的操作。例如，根据避障算法确定出具体的避障操作。所述具体的避障操作可以是减速、转向绕过障碍物、回到原轨道继续前行。

在一些实施例中，可以基于所述超声波信号控制轮椅在道路中的位置。特别地，可以控制轮椅在道路的左侧、中央或右侧行驶。例如，轮椅左侧的一个或多个超声波传感器可以基于发射和接收超声波信号的时间差确定距离道路左侧边的距离，轮椅右侧的一个或多个超声波传感器可以基于发射和接收超声波信号的时间差确定距离道路右侧边的距离。智能交互设备可以基于所述距离道路左侧和右侧的距离产生控制信号，轮椅控制装置可以基于所述控制信号控制轮椅在道路的位置。当轮椅需要在道路右侧行驶时，可以基于轮椅左侧和右侧的超声波传感器获得的超声波信号确定轮椅距离道路左侧和右侧的距离，进而确定轮椅位于道路的位置是否为右侧，如果轮椅当前位置不是道路右侧时，产生控制信号对轮椅在道路中的位置进行调整。

如图6和图7所述的轮椅控制方法，可以以指令、代码或程序的形式存储在计算机可读存储介质中。在一些实施例中，所述指令、代码或程序可以以应用程序(Application，APP)的形式展现在手机等智能设备中。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“子模块”、“引擎”、“单元”、“子单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机可读信号介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、射频信号、或类似介质、或任何上述介质的组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

Claims (11)

1.一个轮椅，包括：

智能交互设备、传感器组件和轮椅控制装置；

所述传感器组件至少包括红外传感器组、超声波传感器组，其中，所述红外传感器组包括第一红外传感器和第二红外传感器；所述第一红外传感器垂直于地面发射信号，以测量第一红外信号；所述第二红外传感器向所述轮椅前方偏下发射信号，以测量第二红外信号；

所述智能交互设备包括arm处理器；所述智能交互设备用于：

接收所述红外传感器组采集的红外信号和所述超声波传感器组采集的超声波信号；

基于所述红外信号确定一个或多个跌落信号，所述跌落信号为表征轮椅处于非安全状态的信号，所述一个或多个跌落信号包括垂直跌落信号和/或前倾跌落信号；其中，基于所述红外信号确定一个或多个跌落信号，包括：

基于所述第一红外信号产生所述垂直跌落信号，所述垂直跌落信号表示用户在所述轮椅上的垂直下降速度超过第一阈值；

基于所述第二红外信号产生所述前倾跌落信号，所述前倾跌落信号表示所述用户在所述轮椅上的前倾速度超过第二阈值；

基于所述超声波信号和多个超声波传感器接收所述超声波信号的时间差，确定前方障碍物是否处于移动状态，并确定所述前方障碍物的移动情况，所述移动情况包括与所述轮椅的距离、移动方向和移动速度；基于所述一个或多个跌落信号、所述前方障碍物的移动情况和所述轮椅的行驶速度，产生控制信号，所述控制信号包括对轮椅进行减速或刹车操作；

所述轮椅控制装置与智能交互设备有线或无线连接，轮椅控制装置用于获取轮椅的控制信号，并基于所述控制信号对轮椅进行减速或刹车，以防止用户跌落。

2.根据权利要求1所述的轮椅，所述智能交互设备还包括交互界面，所述交互界面用于：

接收用户对所述交互界面的操作产生操作信号；

基于所述操作信号控制轮椅。

3.根据权利要求1所述的轮椅，所述传感器组件还包括定位传感器和摄像头组，所述传感器组件中的至少一个被配置在所述智能交互设备中。

4.根据权利要求3所述的轮椅，所述超声波传感器组包括被配置在轮椅的四周的多个超声波传感器，所述位于轮椅前方的多个超声波传感器用于探测轮椅前方障碍物的距离，所述位于轮椅左侧和右侧的多个超声波传感器用于探测轮椅距离道路两侧的距离。

5.根据权利要求3所述的轮椅，所述摄像头组包括一个前置摄像头和一个后置摄像头，所述前置摄像头用于采集用户的图像信息，所述图像信息用于确定用户身份，所述后置摄像头用于采集路面图像信息，所述路面图像信息显示在智能交互设备上。

6.根据权利要求3所述的轮椅，所述传感器组探测的信号发送给智能交互设备，所述智能交互设备处理接收的信号产生显示信息，所述显示信息包括位置信息、红外传感器与地面的距离值、超声波传感器组与障碍物的距离和可视化图像。

7.一种轮椅控制方法，包括：

接收红外信号，所述红外信号由红外传感器组获得，所述传感器组件至少包括红外传感器组，其中，所述红外传感器组包括第一红外传感器和第二红外传感器；所述第一红外传感器垂直于地面发射信号，以测量第一红外信号；所述第二红外传感器向所述轮椅前方偏下发射信号，以测量第二红外信号；

基于所述红外信号确定一个或多个跌落信号，所述一个或多个跌落信号包括垂直跌落信号和/或前倾跌落信号；

基于所述一个或多个跌落信号产生控制信号，所述控制信号包括对轮椅进行减速或刹车操作，所述控制信号由智能交互设备产生，所述智能交互设备包括arm处理器；

基于所述控制信号，控制轮椅减速或刹车，以防止用户跌落。

8.根据权利要求7所述的轮椅控制方法，所述控制信号由智能交互设备基于红外信号处理产生，所述轮椅由轮椅控制装置基于所述控制信号控制，所述智能交互设备通过有线或无线的方式与所述轮椅控制装置进行数据通信，所述无线通信采用蓝牙通讯协议和消息队列遥测传输通讯协议进行双通道信息传输。

9.根据权利要求7所述的轮椅控制方法，所述方法还包括用户操作智能交互设备产生用户操作信号，基于所述用户操作信号控制轮椅；所述用户操作智能交互设备包括用户与智能交互设备建立连接，用户通过用户设备扫描智能交互设备上生成的二维码建立连接，或用户设备生成二维码供智能交互设备扫描建立连接。

10.一种轮椅控制方法，包括：

接收一个或多个超声波信号，所述超声波信号由位于轮椅四周的多个超声波传感器获得；

基于超声波信号和多个超声波传感器接收所述超声波信号的时间差，确定前方障碍物是否处于移动状态，并确定所述前方障碍物的移动情况，所述移动情况包括与所述轮椅的距离、移动方向和移动速度；

基于所述前方障碍物的移动情况和所述轮椅的行驶速度，确定控制信号；

基于控制信号，控制轮椅减速、转向或刹车，以躲避障碍物。

11.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，所述计算机指令由至少一个处理器执行一种方法，所述方法包括：

接收红外信号和超声波信号，所述红外信号由红外传感器组获得，所述超声波信号由位于轮椅四周的多个超声波传感器获得；

基于所述红外信号确定一个或多个跌落信号，所述一个或多个跌落信号包括垂直跌落信号和/或前倾跌落信号；其中，基于所述红外信号确定一个或多个跌落信号，包括：

基于所述第一红外信号产生所述垂直跌落信号，所述垂直跌落信号表示用户在所述轮椅上的垂直下降速度超过第一阈值；

基于所述第二红外信号产生所述前倾跌落信号，所述前倾跌落信号表示所述用户在所述轮椅上的前倾速度超过第二阈值；

基于所述超声波信号和所述多个超声波传感器接收所述超声波信号的时间差，确定前方障碍物是否处于移动状态，并确定所述前方障碍物的移动情况，所述移动情况包括与所述轮椅的距离、移动方向和移动速度；

基于所述一个或多个跌落信号、所述前方障碍物的移动情况和所述轮椅的行驶速度，产生控制信号，所述控制信号包括对轮椅进行减速或刹车操作，所述控制信号由智能交互设备产生，所述智能交互设备包括arm处理器；

基于所述控制信号，控制轮椅减速或刹车，以防止用户跌落。

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