CN111474944A - 智能护理系统及其控制方法 - Google Patents

智能护理系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111474944A
CN111474944A CN202010420633.3A CN202010420633A CN111474944A CN 111474944 A CN111474944 A CN 111474944A CN 202010420633 A CN202010420633 A CN 202010420633A CN 111474944 A CN111474944 A CN 111474944A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical marker
care device
smart care
intelligent
smart
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010420633.3A
Other languages
English (en)
Inventor
丁秋时
林冠
韩征和
李园园
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingyan Luoyang Advanced Manufacturing Industry Research Institute
Original Assignee
Tianjin Research Institute For Advanced Equipment Tsinghua University Luoyang Advanced Manufacturing Industry Research And Development Base
Beijing Yikang Life Intelligent Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Research Institute For Advanced Equipment Tsinghua University Luoyang Advanced Manufacturing Industry Research And Development Base, Beijing Yikang Life Intelligent Technology Co ltd filed Critical Tianjin Research Institute For Advanced Equipment Tsinghua University Luoyang Advanced Manufacturing Industry Research And Development Base
Priority to CN202010420633.3A priority Critical patent/CN111474944A/zh
Publication of CN111474944A publication Critical patent/CN111474944A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0234—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using optical markers or beacons
    • G05D1/0236—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using optical markers or beacons in combination with a laser
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0214—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory in accordance with safety or protection criteria, e.g. avoiding hazardous areas
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0221—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving a learning process
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0225—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving docking at a fixed facility, e.g. base station or loading bay
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0242—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using non-visible light signals, e.g. IR or UV signals
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
    • G05D1/0251—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means extracting 3D information from a plurality of images taken from different locations, e.g. stereo vision
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0255—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using acoustic signals, e.g. ultra-sonic singals
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0259—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0276—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle
    • G05D1/0285—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle using signals transmitted via a public communication network, e.g. GSM network

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明涉及机械装置，特别是一种智能护理系统及其控制方法，能够在生活设施之间提供简单易行安全可靠的转移。智能护理系统包括：智能护理装置，其包括底盘、安装到底盘的驱动轮和从动轮；多个光学标记物；执行模块，其包括连接驱使驱动轮行进旋转的车轮电机、连接驱使驱动轮转向的转向电机、锁定驱动轮转向角度的锁定电机；传感模块，其包括：识别光学标记物的光学传感器；检测驱动轮旋转里程的里程计；探测周围障碍物的超声传感器；控制中枢，其连接到传感模块以根据旋转里程和光学标记物位置中的至少一种并根据周围障碍物情况确定智能护理装置位置和状态，并连接到执行模块控制智能护理装置接近或对接于与光学标记物对应的目标位置。

Description

智能护理系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及机械装置，特别是一种智能护理系统及其控制方法。
背景技术
随着人口老龄化问题的加剧，中国正快速步入老龄社会。老龄社会面临的首要问题是如何照顾比例不断增加的老年人。一方面，现代社会的快节奏使传统的依靠子女抚养老人的模式难以维持，同时由于独生子女政策及生育观念改变造成的少子化趋势也加重了新时期年轻家庭的养老困境；另一方面，虽然把老人送到养老院养老或者雇佣家政服务人员居家养老已经是较为普遍的社会现象，但大部分养老院流水式的服务无法保证每位老人能够有尊严地生活，同时由于劳动力人口减少，也没有足够护理人员能够保证每个老人的居家护理需求得到满足。而且，随着养老护理成本的增加，如何让每个老人都能够有条件获得所需的养老服务，需要全社会的关注和投入。因此，依靠现代科技实现智能养老护理必将是解决养老难题的主要方向。
对于需要进行护理的老人来说，日常护理面临的一个主要问题是：腿脚行动能力下降，难以在床、沙发、坐便器、浴缸等各日常生活设施之间自如活动。虽然轮椅可以在不同活动场地之间提供转移功能(例如从卧室转移到厕所)，但当被护理者需要从轮椅转移至其他生活设施(例如从床上转移至轮椅或从轮椅转移至坐便器)时，被护理者却很难依靠自身独立完成动作，这是因为，在作为使用者的被护理者的转移过程中，轮椅会相对于床或坐便器等产生相对运动，使用者不仅难以独立完成转移动作，而且很可能会面临受伤的风险，在此情况下通常需要依靠护理人员协助才能完成这样的转移。
另外，在居家养老照护过程中，经常面临的问题是老人居住的房屋较小，尤其是厕所空间狭小，因为现有电动轮椅等设备转弯半径大，无法横向移动，因而老人在操作设备时很难在厕所的狭小空间实现转弯，也很难停靠到理想的位置以方便转移，这样的电动轮椅不仅适应性差，而且还增加了老人操作的难度和受伤风险。
另外，对于因各种原因造成腿脚行动不便或者失能的残障人士，也面临同样的护理需求。
发明内容
根据本发明的实施例，提供一种智能护理系统及其控制方法，能够在各生活设施之间提供简单易行且安全可靠的转移。
根据本发明的一个方面的实施例，提供一种智能护理系统，包括：
智能护理装置，其包括：底盘；安装到底盘的驱动轮和从动轮；
多个光学标记物；
执行模块，其包括：连接并驱使所述驱动轮行进旋转的车轮电机；连接并驱使所述驱动轮转向的转向电机；锁定所述驱动轮的转向角度的锁定电机；
传感模块，其设置在所述智能护理装置上，并包括：用于识别所述光学标记物的光学传感器；用于检测所述驱动轮的旋转里程的里程计；用于探测所述智能护理装置的周围障碍物的多个超声传感器；
控制中枢，其连接到所述传感模块以根据所述旋转里程和所述光学传感器识别出的所述光学标记物的位置中的至少一种并根据由所述多个超声传感器探测的周围障碍物的情况而确定所述智能护理装置的位置和状态，并连接到所述执行模块以根据所述智能护理装置的位置和状态而控制所述智能护理装置接近或对接于与所述光学标记物对应的目标位置。
优选地，在本发明的任意实施例中，进一步包括：
人机交互模块，其连接到所述控制中枢，并包括摇杆、按键、遥控器中的至少一种。
优选地，在本发明的任意实施例中，
所述多个超声传感器分别设置在所述智能护理装置的底盘的前、后、左、右侧。
优选地，在本发明的任意实施例中，
所述光学标记物包括特征图样和/或编码图案。
根据本发明的另一方面的实施例，提供一种智能护理系统的控制方法，包括：
根据如前所述智能护理装置的驱动轮的旋转里程和识别出的光学标记物的位置中的至少一种并根据所述智能护理装置的周围障碍物的情况确定所述智能护理装置的位置和状态；
根据所述智能护理装置的位置和状态控制所述智能护理装置接近或对接于与所述光学标记物对应的目标位置。
优选地，在本发明的任意实施例中，
所述光学标记物包括特征图样和/或编码图案。
优选地，在本发明的任意实施例中，
所述光学标记物包括：设置在环境结构上的辅助光学标记物；
所述根据所述智能护理装置的位置和状态控制所述智能护理装置接近或对接于与所述光学标记物对应的目标位置包括：当识别出所述光学标记物是所述辅助光学标记物时，控制所述智能护理装置接近于与所述辅助光学标记物对应的目标位置；
所述控制方法还包括：引导所述智能护理装置沿经过多个所述目标位置的预定运动路线运动。
优选地，在本发明的任意实施例中，
所述光学标记物包括：设置在生活设施上的设施光学标记物；
所述根据所述智能护理装置的位置和状态控制所述智能护理装置接近或对接于与所述光学标记物对应的目标位置包括：当识别出所述光学标记物是所述设施光学标记物时，如果在所述智能护理装置与识别出的所述设施光学标记物之间的距离小于第一距离阈值但大于第二距离阈值，则引导所述智能护理装置接近所述设施光学标记物；而如果在所述智能护理装置与所述设施光学标记物之间的距离小于所述第二距离阈值，则引导所述智能护理装置沿侧向对准并对接于与所述设施光学标记物对应的生活设施。
优选地，在本发明的任意实施例中，
当探测到在所述智能护理装置的预定运动路线上存在障碍物时，使所述智能护理装置向左或向右平移以绕过所述障碍物；
和/或
当探测到所述智能护理装置已位于所述障碍物之前时，使所述智能护理装置向右或向左平移以返回到所述预定运动路线。
优选地，在本发明的任意实施例中，所述确定所述智能护理装置的位置和状态包括：
根据所述驱动轮的旋转里程，确定所述智能护理装置的第一位置值；
根据识别出的所述光学标记物的与所述智能护理装置的相对位置，确定所述智能护理装置的第二位置值；
通过最优化自回归数据处理算法，计算所述第一位置值和所述第二位置值的加权平均值，作为所述智能护理装置的修正位置值。
通过本发明的实施例提供的智能护理系统及其控制方法，能够在各生活设施之间提供简单易行且安全可靠的转移。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的智能护理系统的结构示意图。
图2a和2b是根据本发明的实施例的设置在智能护理装置上的传感模块的示意图。
图3a和3b是根据本发明的实施例的光学标记物的示意图。
图4是根据本发明的实施例的智能护理装置沿着预定运动路线(轨迹)运动的示意图。
图5是根据本发明的实施例的智能护理装置局部精确对接的示意图。
图6是根据本发明的实施例的智能护理装置进行越障运动的示意图。
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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。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。
根据本发明的实施例，提供一种智能护理系统及其控制方法，能够在各生活设施之间提供简单易行且安全可靠的转移。
根据本发明的一个方面的实施例，提供一种智能护理系统，包括：
智能护理装置，其包括：底盘；安装到底盘的驱动轮和从动轮；
多个光学标记物；
执行模块，其包括：连接并驱使所述驱动轮行进旋转的车轮电机；连接并驱使所述驱动轮转向的转向电机；锁定所述驱动轮的转向角度的锁定电机；
传感模块，其设置在所述智能护理装置上，并包括：用于识别所述光学标记物的光学传感器；用于检测所述驱动轮的旋转里程的里程计；用于探测所述智能护理装置的周围障碍物的多个超声传感器；
控制中枢，其连接到所述传感模块以根据所述旋转里程和所述光学传感器识别出的所述光学标记物的位置中的至少一种并根据由所述多个超声传感器探测的周围障碍物的情况而确定所述智能护理装置的位置和状态，并连接到所述执行模块以根据所述智能护理装置的位置和状态而控制所述智能护理装置接近或对接于与所述光学标记物对应的目标位置。
这样，在控制中枢的控制下，根据智能护理装置驱动轮的旋转里程(由里程计检测出)、并可根据光学标记物(由光学传感器识别出)相对于智能护理装置的位置，并进一步根据智能护理装置周围障碍物情况(由超声传感器探测出)，可综合确定智能护理装置的准确位置(例如相对于环境结构或生活设施(例如坐便器等)的位置)和状态(例如智能护理装置主体朝向或驱动轮朝向)，由此可以根据智能护理装置的位置和状态控制执行模块操作车轮电机、转向电机、锁定电机中的至少一种使智能护理装置运动而接近或对接于与光学标记物对应的目标位置。
应理解，根据需要，与光学标记物对应的目标位置可与光学标记物重合，也可与光学标记物分开(例如处于光学标记物的近处)。
通过这种光学识别技术(识别出光学标记物)与驱动轮旋转里程检测和记录(用于距离计算和装置定位)相结合的方案，能够精确地确定智能护理装置的位置，并据此引导智能护理装置朝向目标位置运动，最终到达所需的生活设施，实现人员转移目的。整个过程自动化程度高(在理想情况下甚至可全自动实现)，不仅使用方便简单，而且避免因用户手动操作不稳定导致的安全风险。
由此可见，通过本发明实施例提供的智能护理系统，能够在各生活设施之间提供简单易行且安全可靠的转移。
应理解，所述智能护理系统不仅可适用于室内，也可适用于室外。例如，通过所述智能护理系统，可实现乘客在智能护理装置与室外生活设施(例如座椅、车辆，等等)之间的转移，进而可实现在各室外生活设施之间的转移以及在室内生活设施与室外生活设施之间的转移。
优选地，在本发明的任意实施例中，所述智能护理系统包括：人机交互模块，其连接到所述控制中枢。人机交互模块可用于采集用户输入，例如可接收用户控制指令。
在一个实施例中，可选地，所述人机交互模块包括摇杆、按键和遥控器。
在一个实施例中，可选地，摇杆可用于手动控制智能护理装置的前进、后退、转向、原地旋转等运动。
在一个实施例中，可选地，摇杆可采用双轴或多轴霍尔摇杆。
在一个实施例中，可选地，按键安装在智能护理装置的主体上，可用于控制电源开关、横向平移运动、自动对接生活设施、或其它电动运动机构。
在一个实施例中，可选地，按键可采用薄膜按键面板、实体按键开关、船型按键开关、触摸按键、急停开关中的一种或多种的组合。
在一个实施例中，可选地，遥控器可用于对智能护理装置进行远程遥控(例如当使用者不乘坐在智能护理装置上时)。
在一个实施例中，可选地，遥控器可为实体遥控器、手机APP遥控器、平板电脑APP遥控器。
在一个实施例中，可选地，摇杆安装在智能护理装置的主体上并与核心控制器(即控制中枢)电气连接；按键安装在智能护理装置的主体上，并与核心控制器进行电气连接；遥控器与核心控制器进行无线通讯连接。
对于智能护理装置的定位，可采用里程计检测和光学识别相结合的方式，二者互为补充以得出智能护理装置的准确位置。
在一个实施例中，可选地，光学传感器用于识别布置在室内的光学标记物，对智能护理装置进行定位。
在一个实施例中，可选地，光学传感器包括红外摄像头。
在一个实施例中，可选地，为了实现光学定位，可利用安装在智能护理装置上的红外摄像头识别预先布置于室内的光学标记物。
在一个实施例中，可选地，光学标记物上可具有已知形状、尺寸的特征图样。在通过光学识别提取出光学标记物的特征图样后，可基于特征图样的真实尺寸与光学识别实测尺寸的之间关系推算出光学标记物与智能护理装置的相对位置，从而定位智能护理装置。
在一个实施例中，可选地，光学标记物的特征图样可为多边形的形状，例如矩形(如正方形)、三角形、六边形，等等。
在一个实施例中，可选地，光学标记物的特征图样可为圆形或椭圆形的形状。这样，可避免多边形特征图样的角部模糊不清(例如由于磨损或光影所致)导致的光学识别误差，特别是圆形光学标记物在任意径向方向上直径长度都是一致的。
在一个实施例中，可选地，光学标记物的特征图样可为中空框形的图样(例如方框或圆圈)。
在一个实施例中，可选地，光学标记物的特征图样可为实心图样(例如方块或圆点)。
优选地，在本发明的任意实施例中，所述光学标记物包括编码图案(或编码信息)。这样，不同的编码图案可对应于不同的光学标记物，由此实现不同光学标记物之间的区分。
在一个实施例中，可选地，编码图案可包括条形码或二维码，例如快速响应(QR)码。
在一个实施例中，可选地，编码图案可由单个单元图案构成。
在一个实施例中，可选地，编码图案可由多个图案单元的组合阵列构成。
在一个实施例中，可选地，编码图案由尺寸相同或不同的多个图案单元的组合阵列构成。
在一个实施例中，可选地，编码图案由形状相同或不同的多个图案单元的组合阵列构成。
在一个实施例中，可选地，构成编码图案的图案单元可为多边形的形状，例如矩形(如正方形)、三角形、六边形，等等。
在一个实施例中，可选地，构成编码图案的图案单元可为圆形或椭圆形。
在一个实施例中，可选地，构成编码图案的图案单元可为中空框形图案(例如方框或圆圈)。
在一个实施例中，可选地，构成编码图案的图案单元可为实心图案(例如方块或圆点)。
在一个实施例中，可选地，光学标记物的至少一部分(例如特征图样或编码图案)利用反光材料制成。这样，配合作为光学传感器的摄像头，即使在光照不足(例如夜间黑暗环境)环境下也可以准确识别光学标记物。
在一个实施例中，可选地，光学标记物的至少一部分(例如特征图样或编码图案)包括荧光层。
在一个实施例中，可选地，光学标记物的至少一部分(例如特征图样或编码图案)包括储能发光涂层。
在一个实施例中，可选地，光学标记物的至少一部分(例如特征图样或编码图案)包括二维标记物、或三维标记物(其具有更大识别角度范围)。
在一个实施例中，可选地，光学标记物的至少一部分(例如特征图样或编码图案)可为黑白色。这样，对比度高，即使在光照不足(例如夜间黑暗环境)环境下也可以准确识别。
在一个实施例中，可选地，光学标记物的至少一部分(例如特征图样或编码图案)可为彩色的。这样，可易于识别出具有特定颜色的光学标记物。
在一个实施例中，可选地，里程计可检测记录车轮电机转动角度及驱动轮旋转里程，进而推算位移(或位置)和姿态，用于智能护理装置定位。
在一个实施例中，可选地，所述里程计包括两个相互独立工作的里程计。这样，两个独立的里程计可分别记录两个驱动轮的旋转里程，由此可计算出智能护理装置的位置，从而对智能护理装置进行定位。
在此，应注意的是，分别用于两个驱动轮的两个里程计，由于运动情况不同(例如由于可能存在转弯)，因而在同一时间段内，两个驱动轮的旋转里程可能并不相同。因此，结合两个驱动轮的运动状态和旋转里程综合考虑，才能准确得出智能护理装置的位移行程和位置变化信息。
在一个实施例中，可选地，里程计可包括车轮电机编码器，或者可利用车轮电机(例如无刷式车轮电机)本身的霍尔传感器，用于检测记录驱动轮的旋转里程。
优选地，在本发明的任意实施例中，所述多个超声传感器分别设置在所述智能护理装置的底盘的前、后、左、右侧。
在一个实施例中，可选地，智能护理装置上至少安装4个(例如7个)超声传感器(其例如可安装到底盘)，分别检测前后左右四个方向的障碍物。
在一个实施例中，可选地，在智能护理装置的前侧，左右并排安装两个超声传感器，例如可分别安装到左前部和右前部。
在一个实施例中，可选地，在智能护理装置的后侧，左右并排安装两个超声传感器，例如可分别安装到左后部和右后部。
在一个实施例中，可选地，在智能护理装置的左侧，可前后分开地安装两个超声传感器，例如可分别安装到左前侧和左后侧。
在一个实施例中，可选地，在智能护理装置的右侧，可前后分开地安装两个超声传感器，例如可分别安装到右前侧和右后侧。
在一个实施例中，可选地，超声传感器运行避障算法。
核心控制器是系统的控制中枢，可接收人机交互模块发送的控制信息，采集传感器数据，运行自动导航算法、自主避障算法及总控程序，并向执行模块发送控制指令，控制车轮电机、转向舵机、锁定舵机和运动机构的运动。
在一个实施例中，可选地，控制中枢包括嵌入式PC或嵌入式工控机。
在一个实施例中，可选地，所述控制中枢运行自动导航算法、自主避障算法及总控程序。
在一个实施例中，可选地，执行模块包括车轮电机驱动器、车轮电机、舵机驱动器、转向舵机、锁定舵机、直流电机驱动器、运动机构。其中车轮电机驱动器与车轮电机和核心控制器进行电气连接；舵机驱动器与转向舵机、锁定舵机和核心控制器进行电气连接；直流电机驱动器与运动机构和核心控制器进行电气连接。
根据本发明的另一方面的实施例，提供一种智能护理系统的控制方法，包括：
根据如前所述智能护理装置的驱动轮的旋转里程和识别出的光学标记物的位置中的至少一种并根据所述智能护理装置的周围障碍物的情况确定所述智能护理装置的位置和状态；
根据所述智能护理装置的位置和状态控制所述智能护理装置的运动，以接近或对接于所述目标位置。
这样，通过这种光学识别技术(识别出光学标记物并由此得出所述智能护理装置相对于光学标记物的位置以及距离)与驱动轮旋转里程检测(用于得出所述智能护理装置的位移以及位置变化信息)相结合的方案，能够精确确定智能护理装置的位置，并可据此引导智能护理装置朝向目标位置运动，整个过程自动化程度高(在理想情况下甚至可全自动实现)，不仅使用方便简单，而且避免因用户手动操作不稳定导致的安全风险。
在此所述的智能护理装置的状态例如可包括：智能护理装置的主体朝向、驱动轮的朝向(或转向角度，即，驱动轮相对于智能护理装置前后方向所成角度)、运动状态(例如停止、向前运动、侧向运动、转弯运动等)、乘坐状态(例如座椅的升降状态或倾斜状态等)。根据需要，可以结合智能护理装置的具体状态更准确地定位智能护理装置。
由此可见，通过本发明的实施例提供的智能护理系统的控制方法，能够在各生活设施之间提供简单易行且安全可靠的转移。
在一个实施例中，可选地，所述的确定所述智能护理装置的位置和状态包括：如果在预设时间内无法识别出光学标记物，则仅根据驱动轮旋转里程确定智能护理装置的位置。
在一个实施例中，可选地，可通过两个相互独立工作的里程计分别确定所述两个驱动轮的旋转里程。
在一个实施例中，可选地，光学标记物上可具有已知形状、尺寸的特征图样。在通过光学识别提取出光学标记物的特征图样后，可基于特征图样的真实尺寸与光学识别实测尺寸的之间关系推算出光学标记物与智能护理装置的相对位置，从而定位智能护理装置。
优选地，在本发明的任意实施例中，所述光学标记物包括编码图案(或编码信息)。这样，不同的编码图案可对应于不同的光学标记物，由此实现不同光学标记物之间的区分。。
优选地，在任意实施例中，所述光学标记物包括：设置在环境结构(如地面、天花板、或地上的任意结构)上的辅助光学标记物；
所述根据所述智能护理装置的位置和状态控制所述智能护理装置接近或对接于与所述光学标记物对应的目标位置包括：当识别出所述光学标记物是所述辅助光学标记物时，控制所述智能护理装置接近于与所述辅助光学标记物对应的目标位置；
所述控制方法还包括：引导所述智能护理装置沿经过多个所述目标位置的预定运动路线运动。
这样，当智能护理装置识别出辅助光学标记物时，可采取全局导航方式。根据驱动轮旋转里程和识别出的辅助光学标记物的位置中的至少一种(特别是旋转里程)可确定智能护理装置的位置，并可由此引导智能护理装置依次接近与多个辅助光学标记物分别对应的一系列目标位置，使得智能护理装置能够沿经过多个目标位置的预定运动路线运动。
在此应理解，智能护理装置可在预定运动路线引导下到达目的地，例如生活设施(如坐便器、座椅、床等)或生活地点(如窗前、门口、电视前方的空旷位置)。预定运动路线的起点或终点可设在目的地处或者其近处。
应理解，根据需要，可设置多个预定运动路线，例如从床到坐便器，从座椅到坐便器，从座椅到门口，等等。
在一个实施例中，可选地，辅助光学标记物可设置在地上的环境结构上，例如门框、窗框、墙壁、立柜、门把手，等等。在此情况下，辅助光学标记物与其所对应的目标位置无需重合，而是可处于沿预定运动路线设置的目标位置的周围近处。例如，辅助光学标记物可被设置在门框上，用于引导智能护理装置从门口穿过，而非运动到门框。
在另一实施例中，可选地，辅助光学标记物可设置到地面。在此情况下，辅助光学标记物与其所对应的目标位置可重合，智能护理装置可沿预定运动路线上的一系列目标位置运动。
在又一实施例中，可选地，辅助光学标记物可设置到天花板。在此情况下，辅助光学标记物的向下竖直投影点可与其所对应的地面目标位置重合，智能护理装置可沿预定运动路线上的一系列目标位置运动。
如前所述，根据需要，与光学标记物对应的目标位置可以与光学标记物重合，也可以与光学标记物分开(例如处于光学标记物的近处)。
在一种情况下，与光学标记物(例如辅助光学标记物)对应的目标位置可以与光学标记物(例如辅助光学标记物)分开。这样，可以根据辅助光学标记物与对应目标位置之间的关联或关系(例如可预先设定或确定)而引导智能护理装置朝向对应目标位置(例如门口位置)运动，而不一定朝向辅助光学标记物(例如设置在门框上的辅助光学标记物)移动。
在一个实施例中，可选地，可针对预定运动路线上的每个目标位置设置一对辅助光学标记物，以避免因识别效果不佳导致定位导航失败。
优选地，在任意实施例中，所述光学标记物包括：设置在生活设施上的设施光学标记物；
所述根据所述智能护理装置的位置和状态控制所述智能护理装置接近或对接于与所述光学标记物对应的目标位置包括：当识别出所述光学标记物是所述设施光学标记物时，如果在所述智能护理装置与识别出的所述设施光学标记物之间的距离小于第一距离阈值但大于第二距离阈值，则引导所述智能护理装置接近所述设施光学标记物；而如果在所述智能护理装置与所述设施光学标记物之间的距离小于所述第二距离阈值，则引导所述智能护理装置沿侧向对准并对接于与所述设施光学标记物对应的生活设施。
这样，当智能护理装置识别出较近处的设施光学标记物时，如果与识别出的设施光学标记物之间的距离小于第一距离阈值但大于第二距离阈值，则可首先采取近距导航方式，根据驱动轮旋转里程和识别出的辅助光学标记物的位置综合确定智能护理装置的位置，引导智能护理装置接近对准设施光学标记物(及对应生活设施)；而随着与设施光学标记物(及对应生活设施)的距离进一步减小，如果与设施光学标记物之间的距离小于第二距离阈值，则可采取微距引导方式，智能护理装置沿侧向对准并对接于生活设施(例如坐便器等)，从而实现精确可靠对接，以利于后续进行人员转移动作。
在一个实施例中，可选地，设施光学标记物可设置在生活设施的侧部，以利于智能护理装置从侧方接近对准。
在一个实施例中，可选地，第一距离阈值为1.5～2.5米，较佳地为1.8～2.1米，例如为2米。
在一个实施例中，可选地，第二距离阈值为0.3～0.6米，较佳地为0.4～0.6米，例如为0.5米。
在一个实施例中，可选地，当智能护理装置与设施光学标记物之间距离接近到第一距离阈值(例如2米)以下时，所述控制方法可包括：第一阶段的近距导航和第二阶段的微距引导，从而实现局部精确对位。
在第一阶段，智能护理装置与特定光学标记物(例如设施光学标记物)之间距离在第一距离阈值与第二距离阈值之间(例如2米～0.5米)，此时利用光学识别和里程计检测相结合的定位方式综合确定智能护理装置的精确位置，由此引导控制智能护理装置进行近距离(如2米以内)移动接近设施光学标记物以及相应的生活设施。
在第二阶段，智能护理装置与设施光学标记物的距离进一步缩小至第二距离阈值(例如0.5米)，此时可控制智能护理装置进行微距离(例如0.5米以内)移动，以实现局部精确对位，与设施光学标记物所对应的生活设施(例如床、座椅、坐便器等)精确对接，在此过程中，通过光学识别和里程计检测相结合的定位方式具有很高的精度，确保智能护理装置侧向接近设施光学标记物，完成精准对接(较佳地可进一步机械锁定对接)。
在一个实施例中，可选地，在微距引导阶段，可通过里程计检测驱动轮旋转里程的方式跟踪确定智能护理装置相对于设施光学标记物的位置，从而引导智能护理装置接近和对接于与设施光学标记物对应的生活设施(例如床、座椅、坐便器等)。在此情况下，由于智能护理装置与设施光学标记物(及对应的生活设施)之间的距离很近，因而里程计检测的误差的影响微乎其微，仍可确保智能护理装置的精确对接。
在一个实施例中，可选地，可在智能护理装置的侧部设置对接结构，以确保智能护理装置对接锁紧到生活设施，避免智能护理装置与生活设施之间发生相对运动而造成安全风险。
在一个实施例中，可选地，对接结构包括微距引导机构，其可与设置到生活设施上的匹配微距引导机构协作，在微距范围内通过引导力使包括对接结构(及其微距引导机构)的所述智能护理装置朝向生活设施(及其上设置的匹配微距引导机构)接近，以利于二者精确对接。
在一个实施例中，可选地，微距引导机构可包括磁引导元件。
在一个实施例中，可选地，微距引导机构可包括定位传感器。
采用光学识别技术(识别出光学标记物以进行装置定位)与驱动轮旋转里程检测和记录(用于距离计算和装置定位)相结合的方案，能够精确确定智能护理装置的位置，并可据此引导智能护理装置的运动。
在一个实施例中，可选地，可根据识别出的对应于目标位置的光学标记物的位置和智能护理装置的驱动轮的旋转里程，利用光学识别和里程检测相结合的定位方式(全局导航)引导智能护理装置的大范围移动。
在一个实施例中，可选地，全局导航的大范围移动可包括从卧室到客厅、从卧室到卫生间的移动。在此情况下，全局导航精度不需过高，只需要能够使智能护理装置例如准确穿过房门即可。因此，可基于预先在每个房门附近(例如门框上)布置的辅助光学标记物，在房门附近可利用光学识别和里程计检测相结合的定位方式(全局导航)引导智能护理装置穿过房门。
应理解，所述全局导航方式，既可用于智能护理装置远离光学标记物的情况，也可用于智能护理装置接近光学标记物的情况，只要光学传感器能够识别出光学标记物即可。由此，可引导智能护理装置沿预定运动路线运动以接近目标位置以及目的地。
在一个实施例中，可选地，对于无法进行光学识别(例如由于光线过暗看不到光学标记物)的区域，可仅利用里程计检测方式进行装置定位。
在一个实施例中，可选地，特定光学标记物(例如设施光学标记物)可设置在(例如附贴或绘制在)生活设施上。
在一个实施例中，可选地，辅助光学标记物(即，未设置在需要停靠的生活设施上的光学标记物)可设置在(例如附贴或绘制在)环境结构(例如门框、窗框、地面、墙壁等等)上。
在一个实施例中，可选地，可向所述智能护理装置的前、后、左、右侧探测所述周围障碍物的情况。
在一个实施例中，可选地，利用超声传感器探测智能护理装置周围障碍物情况以进行避障(绕过障碍物)。
优选地，在任意实施例中，
当探测到在所述智能护理装置的预定运动路线上存在障碍物时，使所述智能护理装置向左或向右平移以绕过所述障碍物；
和/或
当探测到所述智能护理装置已位于所述障碍物之前时，使所述智能护理装置向右或向左平移以返回到所述预定运动路线。
这样，探测到在预定运动路线上存在障碍物时，可使智能护理装置向左或向右平移以绕过障碍物后继续前行；而当探测到智能护理装置已位于所述障碍物之前(即，已经超过障碍物，在前方不会被该障碍物阻挡行进)时，可使智能护理装置向右或向左平移以返回到预定运动路线，继续沿预定运动路线行进。
在一个实施例中，可选地，当安装在智能护理装置的前侧的超声传感器探测到前方预定距离内存在障碍物时，智能护理装置进行向左或向右的平移运动；然后，当检测到前方预定距离内不再存在障碍物(即，前方有可行的前进路线)时智能护理装置向前运动，并通过安装在智能护理装置的左侧或右侧的超声传感器探测智能护理装置是否已超过障碍物；当探测到智能护理装置已经超过障碍物后，智能护理装置可向右或向左平移返回原有路线继续行进，从而实现避障(绕过障碍物)。
在一个实施例中，可选地，如果遇到复杂障碍物导致智能护理装置无法自动绕过(即，无法通过运行避障算法控制智能护理装置绕过障碍物)，则可切换到手动控制模式由用户手动操作避障。
在确定智能护理装置的位置时，一方面，通过里程计定期检测记录驱动轮旋转里程得到的位置值存在累积误差(例如多次检测记录累积的总误差)，另一方面，通过光学识别光学标记物得到的位置值存在系统误差(例如由于光学传感器的硬件局限形成的检测误差)。因此，为了更加准确定位装置，可将里程计定期检测技术和光学识别技术相结合，将来自两个方面的位置值综合考虑，从而实现智能护理装置的更准确平滑的定位。
优选地，在任意实施例中，所述确定所述智能护理装置的位置和状态可包括：
根据所述驱动轮的旋转里程，确定所述智能护理装置的第一位置值；
根据识别出的所述光学标记物的与所述智能护理装置的相对位置，确定所述智能护理装置的第二位置值；
通过最优化自回归数据处理算法，计算所述第一位置值和所述第二位置值的加权平均值，作为所述智能护理装置的修正位置值。
这样，通过利用驱动轮旋转里程检测和光学识别光学标记物相结合确定智能护理装置位置的方式，借助于最优化自回归数据处理算法确定第一位置值(对应于驱动轮旋转里程检测)和第二位置值(对应于光学识别光学标记物)的适合权重，由此计算出第一位置值和所述第二位置值的加权平均值，作为智能护理装置的修正位置值(其作为最优估计值，接近真实值)，从而实现对所述智能护理装置的精确定位。
在一个实施例中，可选地，在所述最优化自回归数据处理算法中，基于第一位置值(对应于驱动轮旋转里程检测)，通过第二位置值(对应于光学识别光学标记物)对第一位置值进行修正，通过迭代计算得到第一位置值和第二位置值的稳定化权重，第一位置值和第二位置值的加权平均值即可作为智能护理装置的修正位置值。这样，对于通过检测驱动轮旋转里程而得到的预测值(第一位置值)，以当前通过光学识别测量得到的观测值(或测量值)修正误差，从而得到当前推算的最优值；进而根据随后得到的新的第一位置值和第二位置值不断迭代计算，使最优值趋近于真实，由此，第一位置值和第二位置值的加权平均值即可作为智能护理装置的精确位置值。
在一个实施例中，可选地，所述最优化自回归数据处理算法包括卡尔曼滤波算法。这样，第一位置值(对应于驱动轮旋转里程检测)可作为预测值，而第二位置值(对应于光学识别光学标记物)可作为观测值，对第一位置值进行修正。经过不断迭代，卡尔曼增益Kk逐渐稳定，由此可得到第一位置值和第二位置值的基本符合真实情况下的最优估计权重(可分别表示两个值的置信度)，第一位置值和第二位置值的加权平均值即可作为智能护理装置的修正位置值。
在一个实施例中，可选地，采用卡尔曼滤波算法时，第一位置值(对应于驱动轮旋转里程检测)可作为预测值，第二位置值(对应于光学识别光学标记物)作为观测值，并执行如下步骤：
1)根据里程计在k时刻的数据计算出预测值Xk，给定协方差初值Pk；
2)根据光学传感器k时刻的数据得到观测值Zk；
3)根据协方差Pk和观测值误差(其例如可根据经验而设定和调整)，计算卡尔曼增益Kk；
4)通过Xk、Zk、Kk计算出最优估计值Yk(即为k时刻的结果值)；
5)根据协方差初值Pk和Kk，计算下一时刻的协方差Pk+1；
6)以新的协方差Pk+1替代初值，重复上述步骤1－5。
这样，通过不断重复迭代，卡尔曼增益Kk逐渐稳定，由此可得到预测值和观测值的稳定权重(分别表示两个值的置信度)，二者的加权平均值即可作为智能护理装置的修正位置值。
在一个实施例中，可选地，在定位时可将两个驱动轮的水平方向连线的中点作为智能护理装置的基点(或计算质心)。
对于不同的应用情况，所述控制方法可根据需要采用不同的操作步骤。以下给出更多不同情况的实施例，应理解，本发明由权利要求书限定的保护范围并不局限于此，本文提及的各个实施例可根据需要单独使用，也可组合使用，或者说，各个实施例可任意组合形成新的实施例，在此不再赘述。
实施例1手动控制
在任意状态下，推动摇杆，智能护理装置进入手动控制模式。进入手动控制模式后，智能护理装置将进行初始化，转向舵机转动两个驱动轮至0°(相对于智能护理装置的前后方向)并通过锁定舵机锁定转向角度。此时，用户根据需求操作等级可以进行基础操作或高级操作。
基础操作：用户可以通过推动摇杆控制智能护理装置前进、后退、左转、右转。松开摇杆后，智能护理装置停止并刹车，通过两个车轮电机差速运动实现转弯。智能护理装置移动的最大速度被限制在例如3km/h以内(略慢于普通健康人步行速度)。用户例如可通过安装在智能护理装置本体上的升降按钮调整座椅高度。用户例如可通过安装在智能护理装置本体上的对接按钮或遥控器上的往返按钮切换到自动控制模式(在实施例2中详细描述)。
高级操作：除了全部基础操作以外，用户进一步还可打开扩展操作面板进行高级操作：可通过调速按钮调整最大移动速度(例如不超过8km/h)，通过平移按钮控制左右横向平移(例如，平移时，智能护理装置将首先停止移动，车轮电机刹车，锁定舵机解锁，转向舵机转动两个驱动轮至90°转向角度(相对于智能护理装置的前后方向)；此时两个车轮电机可同方向转动，智能护理装置将进行向左或向右平移；用户可例如通过推动摇杆使智能护理装置重新初始化，恢复之前移动方式)，可例如通过原地旋转按钮控制原地旋转(例如，当原地旋转时，智能护理装置首先停止移动，车轮电机刹车，锁定舵机解锁，转向舵机转动两个驱动轮至45°转向角度(相对于智能护理装置的前后方向)；此时两个车轮电机可同方向转动，智能护理装置将向左或向右原地旋转；用户可例如通过推动摇杆使智能护理装置将重新初始化，恢复之前移动方式)，可例如通过扶手按钮控制左右两个扶手的电动升降，可例如通过脚踏板按钮控制脚踏板的打开、折叠，可例如通过靠背按钮调整座椅靠背角度。用户可以例如通过安装在智能护理装置本体上的对接按钮或遥控器上的往返按钮或遥控器上的目的地按钮切换到自动控制模式(在实施例2中详细描述)。
实施例2自动控制
自动控制模式下，用户只需选择目的地或选择自动对接，智能护理装置将通过自动导航自动运动到目标地点(目标生活设施或者其它目的地)，并进行精确对位。
在一个实施例中，可选地，各传感器安装位置例如可如图2所示。光学传感器2安装在智能护理装置1前侧，为防止用户的腿部遮挡，可以在前侧左右位置各安装一个光学传感器来增大探测角度范围。
在一个实施例中，可选地，如图3所示，光学标记物可由黑色部分41、反光材料部分42、编码图案43构成。编码图案可用于区分不同光学标记物，例如区分多个标记物及特定位置的标记物。编码图案例如可由反光材料制成。
在一个实施例中，可选地，黑色部分41与反光材料部分42交界处形成正方形，即，所述特征图样，其尺寸已知，根据光学标记物的实际尺寸和由光学传感器检测到的特征图样的尺寸可解算出智能护理装置与光学标记物的相对位置。
在一个实施例中，可选地，超声传感器3安装在智能护理装置1的本体的周围，例如，在前侧左右各安装一个，左右侧前后各安装一个，后侧中间安装一个，共安装7个超声传感器，用于探测周围障碍物的情况。此时用户根据需求操作等级可进行基础操作或高级操作。
基础操作：
当用户按下往返按钮后，智能护理装置可进行综合导航(例如，如图4所示)，具体步骤例如描述如下：
S1、智能护理装置1可原地旋转(例如旋转360°)寻找第一距离阈值(例如2米)以内的光学标记物(如未发现则可例如返回手动模式)。
S2、如发现光学标记物4(例如，如图3所示)，则可根据光学标记物的编码图案(编码信息)判断其标识信息(ID)，若是设置到生活设施上的设施光学标记物，则可进行局部精准对位(近距导航和微距引导)引导智能护理装置接近和对接于生活设施(例如坐便器)。
S3、若识别出的光学标记物是未设置到生活设施上的辅助光学标记物(例如可贴在门框上或其附近部位)，则进行全局导航，控制智能护理装置接近于与辅助光学标记物对应的目标位置，即，朝向预定运动路线(或轨迹，其可例如经过多个目标位置)中的对应目标位置靠近。其中，预定运动路线(例如图4中所示轨迹7)可由用户预先手动控制而记录设定，全局导航可沿轨迹进行。
S4、到达轨迹7后，引导智能护理装置沿轨迹7运动(其中可能会依次经过轨迹7上的多个目标位置)，直到轨迹7上的最后目标位置(例如轨迹上的起点或终点的目标位置)，最后目标位置可接近于轨迹7所引导的目的地，例如坐便器或房门口。
S5、移动到轨迹上的最后目标位置后，智能护理装置与设施光学标记物(例如设置在坐便器上)之间的距离例如小于或等于第一距离阈值(如2米)，此时智能护理装置可进行局部精准对位(近距导航和微距引导)，引导智能护理装置接近和对接于生活设施(例如坐便器)。
辅助光学标记物可用于及时纠正行进中的误差，保证智能护理装置能够沿预定运动路线行进，例如可顺利通过狭窄区域(例如门口)。
当用户按下例如对接按钮后，智能护理装置可进行局部精准对位(近距导航和微距引导，例如，如图5所示)，具体步骤如下：
D1、智能护理装置1可原地旋转(例如旋转360°)寻找第一距离阈值(例如2米)以内的设施光学标记物(如未发现则可例如返回手动模式)。
D2、如发现设施光学标记物4则进行精确对位第一阶段(即，近距引导)：利用里程计检测驱动轮旋转里程和光学识别光学标记物相结合的方式，确定智能护理装置1与设施光学标记物4的相对位置，并控制智能护理装置1向设施光学标记物4靠近。
D3、当智能护理装置1与设施光学标记物4之间的距离在第二距离阈值(例如0.5米)以内时则可进入精确对位第二阶段(即，微距引导)：智能护理装置1以侧面对准设施光学标记物4后侧向平移，朝向设施光学标记物4贴近甚至对接，以实现乘客在智能护理装置1与生活设施6(例如坐便器)之间的安全转移。
D4、在一个实施例中，可选地，当智能护理装置贴近设施光学标记物后，智能护理装置可调整座椅高度与生活设施高度一致方便用户从智能护理装置向生活设施转移。在一个实施例中，可选地，可下降或折叠对应侧的扶手以避免阻碍用户转移。
高级操作：自动控制模式下的高级操作允许用户选择更多目的地，导航/引导流程与基础操作相似，但智能护理装置可以不再向最近的目的地(例如坐便器或门口)移动，而是向特定ID的光学标记物(例如辅助光学标记物)对应的目标位置移动。在一个实施例中，可选地，在自动控制模式下的任一时刻，用户均可以通过推动摇杆切换到手动控制模式。
实施例3自主避障
在自动控制模式下，例如，在任何一个移动过程中，智能护理装置均可根据周围障碍物的情况进行自主避障，自主避障过程例如描述如下(例如，如图6所示)：
B1、位于前侧的两个超声传感器检测到前方预定距离(预定距离的阈值可设定，例如可设定为30cm)内具有障碍物时，智能护理装置可停止行进，并进入自主避障流程，此时智能护理装置例如可位于位置61。
B2、智能护理装置尝试左右横向平移(例如左移)，同时前侧超声传感器检测前方，当发现可前进(例如正前方不存在障碍物而阻碍前行)后停止横向平移，此时智能护理装置例如可位于位置62。
B3、智能护理装置前进，同时位于右侧的超声传感器检测是否超过障碍物，当发现超过障碍物(例如，整体位于障碍物前方)后可停止前进，此时智能护理装置位于位置63。
B4、智能护理装置向相反方向横向平移(例如右移)，回归原有路线，此时智能护理装置位于位置64，成功避障(绕过障碍物)。
在一个实施例中，可选地，当以上步骤B1～B4中任一项尝试预定次数(例如2次)均无法绕过障碍时，可切换到手动控制模式，由用户进行手动避障操作。
手动控制模式允许用户自主操作智能护理装置的移动和执行机构动作，灵活性强，场景适应性强，但对操作控制能力的要求较高；而自动控制模式通过自动导航算法和自主避障算法控制智能护理装置自动移动、自动避障、接近对接生活设施，用户只需要选择目标地点即可，操作简单方便。
实施例4轨迹记录
第一次使用自动控制模式之前，需要首先设定自动导航的行驶轨迹(或称为运动路线)。由用户手动控制智能护理装置在目标地点之间移动(例如从床到客厅沙发、或从客厅沙发到坐便器)。在移动过程中，系统通过里程计记录车轮电机的行驶里程(或驱动轮的旋转里程)，并拟合为行驶轨迹，另外，根据光学定位信息，可将行驶轨迹与辅助光学标记物的相对位置进行定位或相互联系。最终形成平顺的行驶轨迹(例如图4所示轨迹7)。
在一个实施例中，可选地，可根据需要设置多条不同的运动路线。例如，可设置从床到坐便器、从床到客厅沙发的不同运动路线。
在一个实施例中，可选地，不同的运动路线可至少部分地重合。这样，可适当共用沿运动路线分布的辅助光学标记物，以节省空间和资源。
在一个实施例中，可选地，智能护理装置(或称智能移动装置)包括：
底盘；
两个驱动轮组件，其分别安装到所述底盘，每个驱动轮组件包括：驱动轮、连接并带动该驱动轮转向的驱动轮转向机构、和用于限定所述驱动轮的转向角度的驱动转向限位机构；
两个从动轮组件，其分别安装到所述底盘，每个从动轮组件包括从动轮；
升降机构，其安装到所述底盘上；
坐卧组件，其安装到所述升降机构上；
操纵控制器，其连接到所述驱动轮组件和所述升降机构；
其中所述驱动轮转向机构选择性地使所述驱动轮的转向角度相对于所述底盘的前后方向成0度、45度或90度以实现直行、转弯或横移。
这样，通过设置在底盘上的两个驱动轮和两个从动轮，可共同构成四轮全向移动底盘结构。用户可在坐卧组件上就位(例如就座或平躺)，并且可通过操纵控制器操纵智能移动装置的动作(例如可由用户自行操纵或由护理人员协助操纵)以实现各种运动，例如前进、后退、横移、转弯、甚至原地360度旋转(也可认为是原地转弯)。其中，通过两个驱动轮转向机构分别控制两个驱动轮的转向，并可通过驱动转向限位机构精确限定相应驱动轮的转向角度，以实现驱动轮灵活转向和精确定向。其中，仅需使用两个转向电机操纵两个驱动轮的转向(不必如现有技术那样采用四个电机同时操纵四个驱动轮的复杂方式才能实现智能移动装置或底盘的横移、转弯等动作，例如，现有技术中需要通过同时调整四个驱动轮的姿态(例如相对于移动装置前进方向的角度)才能实现横移、转弯等动作)。特别而言，所述智能移动装置能够通过这种简单的结构和操作方便地实现横移或原地旋转(或原地转弯)，这对于在狭窄空间内(例如卫生间内)的灵活运动是特别有利的。驱动转向限位机构对于驱动转向机构起到辅助作用，在行进过程中能够避免因为电机(例如舵机)减速箱尺寸间隙所致的驱动轮左右摆动，对于需要进行精确定位导航的所述智能移动装置而言更容易实现精确控制。
例如，当驱动轮与智能移动装置前后方向的角度为0度时，可前后移动，也可转弯。例如，当驱动轮与前后方向的角度为0度时，通过调整左右两个驱动轮的旋转速度和旋转方向，即可实现转弯。例如，两个驱动轮可均向前旋转，左侧驱动轮旋转速度快于右侧驱动轮旋转速度，则智能移动装置可以实现向右转弯。这简化了实现转弯运动时的控制过程。智能移动装置转弯时的转弯半径可由两个驱动轮的相对速度的大小决定。
例如，当驱动轮与前后方向的角度为90度时，可横向移动。
例如，当驱动轮与前后方向的角度为45度时，可原地旋转(或原地转弯)。
在此应注意，选择性地使驱动轮的转向角度相对于所述底盘的前后方向(或智能移动装置前后方向)成0度、45度或90度，在此为开放性的限定。也就是说，并不是限定驱动轮转向角度仅为0度、45度或90度，而是根据需要还可为其它适合角度，例如30度、60度，等等。
由此可见，通过本发明的实施例提供的智能移动装置，能够容易地实现狭小空间的灵活运动，特别是横移和转弯(包括原地转弯)，能够实现任意半径的转弯运动，甚至可实现原地360度旋转。
为了更好地通过仅两个驱动轮(分别利用转向电机实现转向)完成智能移动装置在狭窄空间内的灵活运动(例如包括直行、横移、转弯等动作)，两个驱动轮的地面摩擦力应充分大于两个从动轮的地面摩擦力，从而在智能移动装置的运动过程中以驱动轮为主引导运动，并尽量减少从动轮地面摩擦力的影响和干扰(例如，若从动轮地面摩擦力过大，则智能移动装置在横移运动时可能会偏离预定运动路线甚至导致横移失败，或者在原地旋转时可能会导致旋转中心偏离甚至跳动而造成倾覆风险)，以顺利完成所需动作。
在一个实施例中，可选地，智能护理装置可例如为电动轮椅、电动护理床、电动手术台，等等。
优选地，在任意实施例中，所述驱动轮转向机构包括：转向电机、联接到所述转向电机的输出端且安装所述驱动轮的驱动轮前叉、和限动挡块，所述限动挡块与所述驱动转向限位机构配合以限制所述驱动轮的转向角度。
优选地，在任意实施例中，所述转向电机包括转向舵机。这样，可利用舵机上的传感器(较佳地为磁传感器，例如霍尔磁编码器)探测到的信息，能够更精确地实现驱动轮转向角度的调整。
在一个实施例中，可选地，转向电机的输出端通过联接结构联接到驱动轮前叉。
在一个实施例中，可选地，转向电机所联接的联接结构包括联轴器。在此情况下，转向电机的输出端通过联轴器联接到驱动轮前叉。
在一个实施例中，可选地，转向电机所联接的联接结构包括轴承套筒，轴承套筒内装有轴承。转动轴穿过轴承套筒内的轴承，转动轴的两端分别和联轴器与驱动轮前叉相连。这样，通过轴承相关结构，能够使传动更平顺，减少不必要的运动摩擦和卡顿风险。
在一个实施例中，可选地，限动挡块设置到(例如固定到、或被可拆卸地安装到、或一体形成在)驱动轮前叉上。
在一个实施例中，可选地，驱动轮上安装有电磁刹车。
在一个实施例中，可选地，驱动轮固定安装到驱动轮前叉。这样，驱动轮可随驱动轮前叉同步地转向。
优选地，在任意实施例中，所述驱动转向限位机构包括：限位电机(或锁定电机)、联接到所述限位电机的输出端的卡头转轴、和设置到所述卡头转轴的限位卡头，所述限位卡头与所述驱动轮转向机构配合以限制所述驱动轮的转向角度。这样，转向电机通过转动驱动轮前叉而控制驱动轮的转向。限动挡块可与驱动转向限位机构配合以限制驱动轮的转向角度，以助于驱动轮保持在所需的角度方向上。
优选地，在任意实施例中，所述限位电机包括限位舵机。这样，可利用舵机上的传感器(较佳地为磁传感器，例如霍尔磁编码器)探测到的信息，能够更精确地实现驱动轮转向角度的调整。
在一个实施例中，可选地，限位电机的输出端依次通过法兰和联轴器而联接到卡头转轴。在进行限位时，限位电机(例如舵机)通过法兰和联轴器带动卡头转轴旋转，卡头转轴带动限位卡头作圆周运动并当旋转到某一位置时接触并卡定在驱动轮转向机构的对应限位结构(例如限动挡块)上，从而实现限制驱动轮过度转向的效果。
在一个实施例中，可选地，限位卡头上设置有卡槽(例如为U型卡槽)，卡槽在形状上适配于驱动轮转向机构的对应限位结构(例如限动挡块)，当限位卡头旋转到某一位置时，其卡槽能够卡扣在驱动轮转向机构的对应限位结构(例如限动挡块)上，从而实现限制驱动轮过度转向的效果。
在一个实施例中，可选地，限位卡头上设置有凸棱，凸棱在形状上适配于驱动轮转向机构的对应限位结构(例如限动挡块)上的凹槽，当限位卡头旋转到某一位置时，其凸棱能够插入卡定在驱动轮转向机构的对应限位结构(例如限动挡块)的凹槽中，从而实现限制驱动轮过度转向的效果。
在一个实施例中，可选地，卡头转轴通过轴承与轴承支架可旋转地连接。例如，卡头转轴穿过安装在轴承支架上的轴承的内孔，从而可以相对于轴承支架旋转。这样，通过轴承相关结构，能够使传动更平顺，减少不必要的运动摩擦和卡顿风险。
在一个实施例中，可选地，驱动轮转向限位机构包括：电磁抱紧装置(其例如安装到底盘)，当转向电机旋转到某一角度时，电磁抱紧装置利用摩擦力将转向电机的输出轴抱紧，使转向电机堵转而无法继续旋转，从而实现对驱动轮转向角度的固定，而且实际上可实现驱动轮在任意转向角度上的定向。当电磁抱紧装置断电时，转向电机的输出轴可恢复自由旋转。应理解，在此情况下，驱动轮转向机构可不必设置前述的限动挡块。
在一个实施例中，可选地，驱动转向限位机构包括：微型电机、连接或安装到底盘的第一开口、和连接或安装到驱动轮前叉的第二卡扣。当驱动轮前叉在驱动轮转向机构驱动下转动到某一角度时，微型电机正转而驱动第一卡扣运动至与第二卡扣接合以形成刚性连接，以禁止驱动轮前叉(以及驱动轮)进一步转动，从而实现驱动轮转向角度的固定；当微型电机反转时，可驱动第一卡扣反向运动而与第二卡扣分离，从而允许驱动轮前叉(以及驱动轮)转动。应理解，在此情况下，驱动轮转向机构可不设置前述限动挡块。
优选地，在任意实施例中，所述驱动转向限位机构可包括：定位体，其连接或安装到安装有所述驱动轮的驱动轮前叉而随所述驱动轮转动，并设置有分别对应于多个驱动轮转向角度的多个定位孔；定位杆，其连接到底盘并能够插入所述定位孔中以禁止所述驱动轮前叉和所述驱动轮进一步转向。以此方式，当需要定位时，定位杆可对准并插入适合的定位孔中以禁止驱动轮前叉(以及驱动轮)进一步转动，从而实现驱动轮转向角度的锁定；当需要驱动轮转向转动时，定位杆可脱离定位孔，从而允许驱动轮前叉(以及驱动轮)的转动。
在一个实施例中，可选地，驱动转向限位机构包括：定位体，其连接或安装到驱动轮前叉而可随其转动，并设置有多个定位孔，每个定位孔对应于一个特定的驱动轮转向角度(例如，相对于所述智能移动装置的前后方向成0度、45度和90度)；定位杆，其连接到底盘。当驱动轮前叉在驱动轮转向机构驱动下转动到某一角度时，定位体的与该角度对应的特定定位孔与定位杆对准；定位杆运动插入该特定定位孔中，以禁止驱动轮前叉(以及驱动轮)进一步转动，从而实现驱动轮转向角度的固定；当需要驱动轮转动时，定位杆运动脱离定位孔，从而允许驱动轮前叉(以及驱动轮)的转动。应理解，在此情况下，驱动轮转向机构可不必设置前述的限动挡块。
在一个实施例中，可选地，定位杆能够上下运动以插入或脱离定位孔。
在一个实施例中，可选地，驱动转向限位机构包括导轨，定位杆是能够沿导轨滑动以插入或脱离定位孔的滑动杆。
在一个实施例中，可选地，驱动转向限位机构包括：电磁铁、和连接到定位杆或滑动杆的复位弹簧。电磁体当通电时产生磁力吸引复位弹簧压缩以带动滑动杆沿第一方向(例如向上)沿导轨运动，当电磁体断电时复位弹簧伸张复位以带动滑动杆沿相反的第二方向(例如向下)沿导轨运动。这样，在电磁体和复位弹簧的作用下，定位杆或滑动杆可沿相反的第一方向和第二方向沿导轨运动以插入或脱离定位孔而禁止或允许驱动轮前叉(以及驱动轮)进一步转动，从而能够通过定位杆或滑动杆的伸缩运动而选择性地实现驱动轮转向角度的固定。
例如，电磁铁断电时，复位弹簧可推动滑动杆沿导轨向下运动插入定位体上的定位孔中，禁止驱动轮前叉进一步转动，从而实现对驱动轮转向角度的固定；而当驱动轮需要再次转向时，电磁铁可通电产生磁力吸引复位弹簧压缩而带动滑动杆沿导轨向上运动，允许驱动轮前叉进一步转动，从而解开对驱动轮转向角度的固定。
在一个实施例中，可选地，定位体包括定位板。
在一个实施例中，可选地，所述两个驱动轮组件设置在所述底盘的前侧。这样，转向电机(例如转向舵机)和与其连接的驱动轮处于底盘的前侧，可增强所述智能移动装置的越障能力，从而增强其室外活动能力。
在一个实施例中，可选地，所述两个驱动轮组件设置在所述底盘的后侧。这样，转向电机(例如转向舵机)和与其连接的驱动轮处于底盘的后侧，可提高使用者在转弯动作时自己操控的灵活性或者可增强所述智能移动装置的运动稳定能力。
优选地，在任意实施例中，所述两个驱动轮组件设置在所述底盘的前侧或后侧，且左右并排布置，使得所述两个驱动轮的旋转轴线共线。这样可以使所述智能移动装置(或其底盘)的操作更简单。当用户希望通过控制所述智能移动装置移动时，可以不启动相应的转向电机，只需通过左右两侧两个驱动轮的差速转动即可实现转弯运动，也就是说，只需要通过调整左右两个驱动轮的旋转速度和旋转方向，即可实现转弯。例如，两个驱动轮可均向前旋转，左侧驱动轮旋转速度快于右侧驱动轮旋转速度，则可实现向右转弯，这简化了实现转弯运动时的控制过程。
优选地，在任意实施例中，所述驱动轮的转向角度的范围为0～360度。
在一个实施例中，可选地，所述两个驱动轮组件安装在矩形底盘的对角线位置。这样，在运动过程中，可以使底盘前后驱动力分配均匀。
在一个实施例中，可选地，所述智能移动装置的重心在前后方向上要更接近安装有驱动轮的一侧，这是因为，在两个驱动轮均安装在前侧或者后侧的情况下，当横向移动时两个驱动轮处于行进方向的同侧，重心的设置可以尽可能避免由于两侧动力分布不均导致的行进方向偏差。
为了确保智能移动装置在需要时锁定就位(例如，当乘坐者在智能移动装置与生活设施之间转移时)以避免安全风险，可以驱动轮上安装刹车装置(例如电磁刹车)。然而，刹车装置虽然可锁定驱动轮防止其旋转，但如果智能移动装置处于光滑的地面上或者处于倾斜的地面上，则即使已通过刹车装置锁定驱动轮防止其旋转，智能移动装置仍然有可能发生滑动而导致安全风险，特别是当承载用户的智能移动装置(例如轮椅)的重量较轻时。因此，为了进一步确保智能移动装置在需要时锁定就位，还可设置特定的对接结构以避免智能移动装置与生活设施之间发生相对运动。
优选地，在任意实施例中，所述底盘的侧部设置有用于使所述智能移动装置与生活设施并排对接锁紧的对接结构。这样，智能移动装置可利用对接结构与设置有匹配对接结构的生活设施(例如坐便器)牢固对接锁紧以避免乘客在智能移动装置与生活设施之间转移时由于二者相对运动而受伤。
在一个实施例中，可选地，底盘的侧部上设置对接结构(对接结构例如安装到底盘或者从底盘延伸出)，可用于当智能移动装置与生活设施(例如坐便器)并排对接时可脱离地接合锁紧到生活设施(例如生活设施上设置的匹配对接结构)，从而使智能移动装置与生活设施牢固对接锁紧(例如刚性连接)，以避免乘坐者在智能移动装置与生活设施之间转移时由于二者发生相对运动对乘坐者造成的受伤风险。
在一个实施例中，可选地，对接结构包括机械引导机构，其可与设置到生活设施上的匹配机械引导机构协作，在较近预定范围内通过引导力使包括对接结构(及其机械引导机构)的所述智能移动装置朝向生活设施(及其上设置的匹配机械引导机构)接近，以利于二者精确对接。
在一个实施例中，可选地，机械引导机构包括磁引导元件。这样，通过磁吸引力引导包括对接结构(及其机械引导机构)的所述智能移动装置朝向生活设施(及其上设置的匹配机械引导机构)接近，以利于二者精确对接。
在一个实施例中，可选地，机械引导机构包括电磁引导元件。
在一个实施例中，可选地，对接结构包括定位引导机构，例如定位传感器。这样，定位传感器可与设置到生活设施上的匹配定位传感器以无线通讯方式进行协作，在较远距离范围内调整包括对接结构(及其定位引导机构)的所述智能移动装置和生活设施(及其上设置的匹配定位引导机构)的对接方位姿态，以利于二者接近并精确对接。
在一个实施例中，可选地，定位引导机构(例如定位传感器)的远距离调整和机械引导机构的近距离引导相配合，可进一步使包括对接结构(及其机械引导机构和定位引导机构)的所述智能移动装置和相应生活设施(及其上设置的匹配机械引导机构和匹配定位引导机构)之间降低对接误差，从而使二者更好地接近并精确对接。
在一个实施例中，可选地，对接结构包括机械锁紧机构。这样，当包括对接结构的所述智能移动装置和相应生活设施完成对接后，可通过机械锁紧机构锁紧连接，以确保二者之间不发生相对运动。
在一个实施例中，可选地，机械锁紧机构是电动的。这样，可以通过电驱动方式锁紧和松开。
在一个实施例中，可选地，机械锁紧机构是手动的。这样，可通过人力操作方式锁紧和松开。
图1是根据本发明的实施例的智能护理系统的结构示意图。图2a和2b是根据本发明的实施例的设置在智能护理装置上的传感模块的示意图。图3a和3b是根据本发明的实施例的光学标记物的示意图。图4是根据本发明的实施例的智能护理装置沿着预定运动路线(轨迹)运动的示意图。图5是根据本发明的实施例的智能护理装置局部精确对接的示意图。图6是根据本发明的实施例的智能护理装置进行越障运动的示意图。
如图所示实施例中可见一种智能护理系统，包括：
智能护理装置1，其包括：底盘；安装到底盘的驱动轮和从动轮；
多个光学标记物4；
执行模块700，其包括：连接并驱使所述驱动轮行进旋转的车轮电机；连接并驱使所述驱动轮转向的转向电机；锁定所述驱动轮的转向角度的锁定电机；
传感模块800，其设置在所述智能护理装置上，并包括：用于识别所述光学标记物的光学传感器(或称视觉传感器)2；用于检测所述驱动轮的旋转里程的里程计；用于探测所述智能护理装置的周围障碍物的多个超声传感器3；
控制中枢(图1中显示出其核心控制器100)，其连接到所述传感模块以根据所述旋转里程和所述光学传感器识别出的所述光学标记物的位置中的至少一种并根据由所述多个超声传感器探测的周围障碍物的情况而确定所述智能护理装置的位置和状态，并连接到所述执行模块以根据所述智能护理装置的位置和状态而控制所述智能护理装置接近或对接于与所述光学标记物对应的目标位置。
图1的实施例中还显示出人机交互模块900。
图2a的实施例中显示出设置在智能护理装置1各侧的7个超声传感器3，图2b的实施例中显示出并排分开设置在前侧的两个光学传感器2。
图3a的实施例中显示出光学标记物可包括：黑色部分41、设置在黑色部分41上的白色框形反光材料部分42、和设置在黑色部分41的中心区域且位于白色框形反光材料部分42内的编码图案43(图3a中显示为3个白色的圆点)。在黑色部分41与白色反光材料部分42的交界处形成正方形，其可作为所述特征图样用于确定智能护理装置与光学标记物的相对位置。
图3b的实施例中显示出另一光学标记物的示例，与图3a所示不同的是，图3b的实施例中显示出编码图案具有仅一个白色圆点。
图4的实施例显示出智能护理装置1沿预定运动路线(轨迹7)运动，以实现乘客在床5与坐便器6之间的转移。其中，沿轨迹7设置有多个光学标记物4，用于引导智能护理装置1的运动。
图5的实施例显示出智能护理装置1通过设置在坐便器6上光学标记物4定位，进而被引导朝向坐便器6靠近和对接。
图6的实施例显示出智能护理装置依次经过位置61、62、63、64而绕过障碍物666的越障运动。
智能护理装置的人机交互采用用户分级控制，根据用户的失能等级分为基础操作和高级操作，手动控制模式和自动控制模式均有对应的基础操作和高级操作。基础操作学习简单、按键数量少，减小使用者的学习难度，便于使用，但相应的可以控制的权限少，适合于失能等级高的老人和残障人士；高级操作灵活性强，可以控制的权限多，但相应的操作复杂，需要使用者具有一定的学习记忆能力，适合于失能等级低的老人和残障人士。基础操作和高级操作共用一套可切换的人机交互面板，用户可根据自身需求选择基础操作和高级操作。
在基础操作权限下，用户仅可以操作摇杆、对接按键、升降按键和遥控器上的往返按键。在手动控制模式下，用户通过摇杆控制智能护理装置的移动，包括前进、后退、左转、右转等基础移动动作；对接按键设置在智能护理装置本体上，当智能护理装置移动到床、马桶等生活设施附近时，按下对接按键，智能护理装置将自动寻找贴在床、马桶等设施上的标记物，并自动贴近标记物，然后将座椅高度自动调整到合适高度，并降下对应侧扶手，方便用户转移。在自动控制模式下，用户通过遥控器上的往返按键来自动往返于事先设置好的两个目的地，全部移动转移过程无需用户再进行其他操作。
在高级操作权限下，用户具有更灵活的控制方式。在手动控制模式下，除基础操作外，用户还可以通过设置于智能护理装置上的左右扶手按钮控制左右扶手的升降；通过脚踏板按钮控制脚踏板的打开、折叠；通过靠背按钮调整靠背角度；通过平移按钮控制智能护理装置左右横向移动；通过调速按钮调整智能护理装置的最大移动速度。在自动控制模式下，用户可以通过遥控器上的目的地按键选择事先设置好的目的地。
通过本发明的实施例提供的智能护理系统及其控制方法，能够在各生活设施之间提供简单易行且安全可靠的转移。
应理解，在本文中所述的方位，例如前、后、左、右、上、下、内、外等，均为相对位置的表述，用于描述各相关部件或部分之间的相对位置关系，而并非用于限制本发明的保护范围。
本文中对多个元件的描述中，以“和/或”相连的多个并列特征，是指包含这些并列特征中的一个或多个(或一种或多种)。例如，“第一元件和/或第二元件”的含义是：第一元件和第二元件中的一个或多个，即，仅第一元件、或仅第二元件、或第一元件和第二元件(二者同时存在)。
本发明中所提供的各个实施例均可根据需要而相互组合，例如任意两个、三个或更多个实施例中的特征相互组合以构成本发明的新的实施例，这也在本发明的保护范围内，除非另行说明或者在技术上构成矛盾而无法实施。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种智能护理系统，其特征在于，包括：
智能护理装置，其包括：底盘；安装到底盘的驱动轮和从动轮；
多个光学标记物；
执行模块，其包括：连接并驱使所述驱动轮行进旋转的车轮电机；连接并驱使所述驱动轮转向的转向电机；锁定所述驱动轮的转向角度的锁定电机；
传感模块，其设置在所述智能护理装置上，并包括：用于识别所述光学标记物的光学传感器；用于检测所述驱动轮的旋转里程的里程计；用于探测所述智能护理装置的周围障碍物的多个超声传感器；
控制中枢，其连接到所述传感模块以根据所述旋转里程和所述光学传感器识别出的所述光学标记物的位置中的至少一种并根据由所述多个超声传感器探测的周围障碍物的情况而确定所述智能护理装置的位置和状态，并连接到所述执行模块以根据所述智能护理装置的位置和状态而控制所述智能护理装置接近或对接于与所述光学标记物对应的目标位置。
2.如权利要求1所述的智能护理系统，其特征在于，进一步包括：
人机交互模块，其连接到所述控制中枢，并包括摇杆、按键、遥控器中的至少一种。
3.如权利要求1所述的智能护理系统，其特征在于，
所述多个超声传感器分别设置在所述智能护理装置的底盘的前、后、左、右侧。
4.如权利要求1所述的智能护理系统，其特征在于，
所述光学标记物包括特征图样和/或编码图案。
5.一种智能护理系统的控制方法，其特征在于，包括：
根据如权利要求1至4中任一项所述智能护理装置的驱动轮的旋转里程和识别出的光学标记物的位置中的至少一种并根据所述智能护理装置的周围障碍物的情况确定所述智能护理装置的位置和状态；
根据所述智能护理装置的位置和状态控制所述智能护理装置接近或对接于与所述光学标记物对应的目标位置。
6.如权利要求5所述的智能护理系统的控制方法，其特征在于，
所述光学标记物包括编码图案。
7.如权利要求5所述的智能护理系统的控制方法，其特征在于，
所述光学标记物包括：设置在环境结构上的辅助光学标记物；
所述根据所述智能护理装置的位置和状态控制所述智能护理装置接近或对接于与所述光学标记物对应的目标位置包括：当识别出所述光学标记物是所述辅助光学标记物时，控制所述智能护理装置接近于与所述辅助光学标记物对应的目标位置；
所述控制方法还包括：引导所述智能护理装置沿经过多个所述目标位置的预定运动路线运动。
8.如权利要求5所述的智能护理系统的控制方法，其特征在于，
所述光学标记物包括：设置在生活设施上的设施光学标记物；
所述根据所述智能护理装置的位置和状态控制所述智能护理装置接近或对接于与所述光学标记物对应的目标位置包括：当识别出所述光学标记物是所述设施光学标记物时，如果在所述智能护理装置与识别出的所述设施光学标记物之间的距离小于第一距离阈值但大于第二距离阈值，则引导所述智能护理装置接近所述设施光学标记物；而如果在所述智能护理装置与所述设施光学标记物之间的距离小于所述第二距离阈值，则引导所述智能护理装置沿侧向对准并对接于与所述设施光学标记物对应的生活设施。
9.如权利要求5至8中任一项所述的智能护理系统的控制方法，其特征在于，
当探测到在所述智能护理装置的预定运动路线上存在障碍物时，使所述智能护理装置向左或向右平移以绕过所述障碍物；
和/或
当探测到所述智能护理装置已位于所述障碍物之前时，使所述智能护理装置向右或向左平移以返回到所述预定运动路线。
10.如权利要求5至8中任一项所述的智能护理系统的控制方法，其特征在于，所述确定所述智能护理装置的位置和状态包括：
根据所述驱动轮的旋转里程，确定所述智能护理装置的第一位置值；
根据识别出的所述光学标记物的与所述智能护理装置的相对位置，确定所述智能护理装置的第二位置值；
通过最优化自回归数据处理算法，计算所述第一位置值和所述第二位置值的加权平均值，作为所述智能护理装置的修正位置值。
CN202010420633.3A 2020-05-18 2020-05-18 智能护理系统及其控制方法 Pending CN111474944A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010420633.3A CN111474944A (zh) 2020-05-18 2020-05-18 智能护理系统及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010420633.3A CN111474944A (zh) 2020-05-18 2020-05-18 智能护理系统及其控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111474944A true CN111474944A (zh) 2020-07-31

Family

ID=71763350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010420633.3A Pending CN111474944A (zh) 2020-05-18 2020-05-18 智能护理系统及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111474944A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112336240A (zh) * 2020-12-01 2021-02-09 北京益康生活智能科技有限公司 如厕辅助系统及其运行方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007156576A (ja) * 2005-11-30 2007-06-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 走行台車のオドメトリ（車輪距離計）パラメータ調整方法及び装置
CN103487050A (zh) * 2013-10-10 2014-01-01 哈尔滨工业大学 一种室内移动机器人定位方法
CN105044754A (zh) * 2015-07-01 2015-11-11 西安交通大学 一种基于多传感器融合的移动平台室外定位方法
CN105737832A (zh) * 2016-03-22 2016-07-06 北京工业大学 基于全局最优数据融合的分布式slam方法
CN106264910A (zh) * 2016-09-23 2017-01-04 南京康尼智能技术有限公司 一种通用电动轮椅控制系统
CN106618826A (zh) * 2016-12-23 2017-05-10 北京益康生活智能科技有限公司 一种智能护理系统
CN107168339A (zh) * 2017-07-10 2017-09-15 北京工业大学 一种基于视觉和超声波组合的智能轮椅床对接控制方法
CN108168552A (zh) * 2016-12-07 2018-06-15 广州映博智能科技有限公司 一种看护机器人路标定位系统
CN110200760A (zh) * 2018-10-30 2019-09-06 深圳前海诶加无障碍生态产业发展有限公司 智能代步轮椅及基于无障碍地图的应用方法
CN110974572A (zh) * 2019-12-06 2020-04-10 上海交通大学 轮椅床一体化护理机器人系统及运行方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007156576A (ja) * 2005-11-30 2007-06-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 走行台車のオドメトリ（車輪距離計）パラメータ調整方法及び装置
CN103487050A (zh) * 2013-10-10 2014-01-01 哈尔滨工业大学 一种室内移动机器人定位方法
CN105044754A (zh) * 2015-07-01 2015-11-11 西安交通大学 一种基于多传感器融合的移动平台室外定位方法
CN105737832A (zh) * 2016-03-22 2016-07-06 北京工业大学 基于全局最优数据融合的分布式slam方法
CN106264910A (zh) * 2016-09-23 2017-01-04 南京康尼智能技术有限公司 一种通用电动轮椅控制系统
CN108168552A (zh) * 2016-12-07 2018-06-15 广州映博智能科技有限公司 一种看护机器人路标定位系统
CN106618826A (zh) * 2016-12-23 2017-05-10 北京益康生活智能科技有限公司 一种智能护理系统
CN107168339A (zh) * 2017-07-10 2017-09-15 北京工业大学 一种基于视觉和超声波组合的智能轮椅床对接控制方法
CN110200760A (zh) * 2018-10-30 2019-09-06 深圳前海诶加无障碍生态产业发展有限公司 智能代步轮椅及基于无障碍地图的应用方法
CN110974572A (zh) * 2019-12-06 2020-04-10 上海交通大学 轮椅床一体化护理机器人系统及运行方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄露, 朱明: "单目视觉人工路标辅助的移动机器人导航方法", 计算机系统应用, vol. 27, no. 1, 22 December 2017 (2017-12-22), pages 106 - 112 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112336240A (zh) * 2020-12-01 2021-02-09 北京益康生活智能科技有限公司 如厕辅助系统及其运行方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2427159B1 (en) Steering and control system for a vehicle for the disabled
US11378953B2 (en) Autoscrubber convertible between manual and autonomous operation
Simpson Smart wheelchairs: A literature review.
US10568792B2 (en) Systems and methods for facilitating movement of a patient transport apparatus
US11389348B2 (en) Patient transport apparatus having powered drive system utilizing dual mode user input control
US20080202837A1 (en) Omnidirectional Electric Wheelchair Control System
WO2018113175A1 (zh) 智能护理系统
US7594556B1 (en) System for storing and retrieving a personal-transportation vehicle
KR20040005890A (ko) 상자형 자동 진공 청소기
US20160193094A1 (en) Device for delivering personal vehicles, such as wheelchairs or scooters, for drivers with disabilities, and method for implementing same
Kalantri et al. Automatic wheelchair using gesture recognition
CN108478348A (zh) 一种室内自主导航物联的智能轮椅车及控制方法
CN104382710A (zh) 一种智能轮椅床系统的床椅自动对接方法
CN111474944A (zh) 智能护理系统及其控制方法
Prassler et al. Maid: Mobility assistance for elderly and disabled people
CN212623745U (zh) 智能护理系统
CN212243621U (zh) 智能移动装置
CN111469950A (zh) 智能移动装置
CN209500102U (zh) 一种室内自主导航物联的智能轮椅车
Gao et al. Autonomous docking of a smart wheelchair for the automated transport and retrieval system (ATRS)
Gomi et al. The development of an intelligent wheelchair
CN214415058U (zh) 一种基于轮椅一体化机器人的自动对接分离系统
CN210072410U (zh) 一种多功能智能轮椅控制系统
JP5164166B2 (ja) 移動トイレシステム
KR20220080363A (ko) 주행성을 향상시킨 메카넘 휠이 구비된 전동 휠체어

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 100192 room 306, 3rd floor, building 2, Tiandi Linfeng, No.1, yongtaizhuang North Road, Haidian District, Beijing

Applicant after: BEIJING YIKANG LIFE INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Applicant after: Qingyan (Luoyang) Advanced Manufacturing Industry Research Institute

Address before: 100192 room 306, 3rd floor, building 2, Tiandi Linfeng, No.1, yongtaizhuang North Road, Haidian District, Beijing

Applicant before: BEIJING YIKANG LIFE INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Applicant before: LUOYANG ADVANCED MANUFACTURING INDUSTRY RESEARCH AND DEVELOPMENT BASE,TIANJIN RESEARCH INSTITUTE FOR ADVANCED EQUIPMENT,TSINGHUA University

CB02 Change of applicant information
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240118

Address after: 471000 Yan Guang road, Luoyang hi tech Zone, Henan Province, No. 18

Applicant after: Qingyan (Luoyang) Advanced Manufacturing Industry Research Institute

Address before: 100192 room 306, 3rd floor, building 2, Tiandi Linfeng, No.1, yongtaizhuang North Road, Haidian District, Beijing

Applicant before: BEIJING YIKANG LIFE INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Applicant before: Qingyan (Luoyang) Advanced Manufacturing Industry Research Institute

TA01 Transfer of patent application right