CN111685978B - 基于步态识别的智能助行器控制方法、装置和存储介质 - Google Patents

基于步态识别的智能助行器控制方法、装置和存储介质 Download PDF

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CN111685978B CN202010390825.4A CN202010390825A CN111685978B CN 111685978 B CN111685978 B CN 111685978B CN 202010390825 A CN202010390825 A CN 202010390825A CN 111685978 B CN111685978 B CN 111685978B
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Abstract

本申请公开了一种基于步态识别的智能助行器控制方法、装置和存储介质,所述智能助行器包括支架、滚轮、超声波传感器、驱动装置和控制处理部件,所述控制处理部件获取第一距离值和第二距离值,所述第一距离值为与其中一只脚之间距离的最小值,所述第二距离值为获取到所述第一距离值后所检测到的与另一只脚之间距离的最大值,将所述第二距离值和所述第一距离值的差值设置为步长值,并获取与所述第一距离值和所述第二距离值所对应的第一时间和第二时间,将所述第一时间和所述第二时间之间的时间差设置为步频值,根据所述步频值和所述步长值控制驱动装置,使得智能助行器能够根据使用者的步态自动移动,大大提高了智能化程度和安全性。

Description

基于步态识别的智能助行器控制方法、装置和存储介质
技术领域
本申请涉及自动控制技术领域,特别是一种基于步态识别的智能助行器控制方法、装置和存储介质。
背景技术
随着我国人口老龄化的加剧,老年人口数量越来越多,对于腿脚不方便的老年人或者下肢有运动障碍的患者而言,行走时需要辅助设备,助行器是常见的行走辅助设备,具有可以手扶的支架,并且支架底侧设置有用于移动的滚轮,但是传统助行器的移动需要使用者用手推动,对于老年人而言,使用并不便利。为了解决这个问题,市面上出现了一些智能助行器,能够通过电机驱动滚轮移动,无需使用者手推,但是每个人的步频并不相同,若电机驱动的移动速度与使用者的步频不同,很容易发生意外,不利于老年人使用。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本申请的目的在于提供一种基于步态识别的智能助行器控制方法、装置和存储介质,能够根据使用者的步态自动控制智能助行器移动。
本申请解决其问题所采用的技术方案是:第一方面,本申请提供了一种基于步态识别的智能助行器控制方法,用于智能助行器,所述智能助行器包括支架和滚轮,所述支架中设置有用于检测所述智能助行器与使用者双脚之间距离的超声波传感器、用于驱动所述滚轮的驱动装置和用于数据处理的控制处理部件,所述控制处理部件与所述超声波传感器、驱动装置电连接,所述智能助行器控制方法包括以下步骤:
获取第一距离值和第二距离值,将所述第二距离值和第一距离值的差值设置为步长值,所述第一距离值为所述超声波传感器所检测到的其中一只脚之间距离的最小值,所述第二距离值为获取到所述第一距离值后所述超声波传感器所检测到的与另一只脚之间距离的最大值;
获取第一时间和第二时间,将所述第一时间和所述第二时间之间的时间差设置为步频值,所述第一时间为获取到所述第一距离值的时刻,所述第二时间为获取到所述第二距离值的时刻;
根据所述步长值和所述步频值获取所述智能助行器的移动距离,根据所述移动距离控制所述驱动装置以驱动所述智能助行器移动。
进一步,所述智能助行器还设置有用于获取脚部图像的摄像头,所述摄像头与所述控制处理部件电连接,所述智能助行器控制方法还包括:
通过所述摄像头获取脚部图像,并对所述脚部图像进行预处理;
从所述脚部图像中获取第一脚部图像和第二脚部图像,所述第一脚部图像为距离摄像头较远的脚部的图像,所述第二脚部图像为距离摄像头较近的脚部的图像;
以所述第一脚部图像的中心点为原点,第一脚部的前进方向为x轴方向,与所述x轴方向垂直的方向为y轴,建立水平面的直角坐标系;
将所述第二脚部图像的前进方向与所述y轴之间的夹角设置为转向角度;
根据所述转向角度控制所述驱动装置以驱动所述智能助行器转向。
进一步,所述预处理包括通过OpenCV图像库对所述脚部图像二值化、腐蚀、膨胀和边缘检测。
进一步,所述超声波传感器包括用于检测所述智能助行器与左脚之间的距离的第一超声波传感器和用于检测所述智能助行器与右脚之间的距离的第二超声波传感器,所述智能助行器控制方法还包括:交替获取所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器所检测的距离值。
进一步,还包括:若获取到多个所述步长值和所述步频值,根据中位值平均滤波法获取平均步长值和平均步频值,根据所述平均步长值和所述平均步频值控制所述驱动装置。
进一步,所述移动距离由以下公式获取:
Figure BDA0002485497750000031
其中S2为移动距离,t1为所述步频值,β为所述驱动装置单位时间内转过的角度,所述r为所述滚轮的半径。
进一步,还包括:获取移动误差,根据所述移动误差调整所述驱动装置的转速,所述移动误差为所述步长值和所述移动距离的差值。
进一步,所述智能助行器的左右两侧还设置有触控开关,所述触控开关与所述控制处理部件电连接,所述智能助行器控制方法还包括:当获取到两个所述触控开关发送的触控信号后,向所述智能助行器发送启动信号。
第二方面,本申请提供了一种基于步态识别的智能助行器控制装置,包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器;所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个控制处理器执行,以使所述至少一个控制处理器能够执行如上述所述的基于步态识别的智能助行器控制方法。
第三方面,本申请提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,计算机可执行指令用于使计算机执行如上所述的基于步态识别的智能助行器控制方法。
第四方面,本申请还提供了一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,当所述程序指令被计算机执行时,使计算机执行如上所述的基于步态识别的智能助行器控制方法。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下有益效果:本申请公开了一种智能助行器控制方法,用于智能助行器,所述智能助行器包括支架、滚轮、超声波传感器、驱动装置和控制处理部件,所述控制处理部件获取第一距离值和第二距离值,所述第一距离值为与其中一只脚之间距离的最小值,所述第二距离值为获取到所述第一距离值后所检测到的与另一只脚之间距离的最大值,将所述第二距离值和所述第一距离值的差值设置为步长值,并获取与所述第一距离值和所述第二距离值所对应的第一时间和第二时间,将所述第一时间和所述第二时间之间的时间差设置为步频值,根据所述步频值和所述步长值控制驱动装置,从而使得智能助行器能够根据使用者的步态自动移动,大大提高了智能化程度和安全性。
附图说明
下面结合附图和实例对本申请作进一步说明。
图1是本申请一个实施例提供的一种基于步态识别的智能助行器控制方法的流程图;
图2是本申请另一个实施例提供的智能助行器的模块示意图;
图3是本申请另一个实施例提供的一种基于步态识别的智能助行器控制方法的流程图;
图4(a)是本申请另一个实施例提供的一种基于步态识别的智能助行器控制方法中识别直走的示意图;
图4(b)是本申请另一个实施例提供的一种基于步态识别的智能助行器控制方法中识别右转的示意图;
图4(c)是本申请另一个实施例提供的一种基于步态识别的智能助行器控制方法中识别左转的示意图;
图5是本申请另一个实施例提供的一种基于步态识别的智能助行器控制方法的流程图;
图6是本申请另一个实施例提供的一种基于步态识别的智能助行器控制方法的流程图;
图7是本申请另一个实施例提供的一种基于步态识别的智能助行器控制方法的流程图;
图8是本申请另一个实施例提供的一种基于步态识别的智能助行器控制方法的流程图;
图9是本申请另一个实施例提供的一种用于执行基于步态识别的智能助行器控制方法的装置示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
需要说明的是,如果不冲突,本申请实施例中的各个特征可以相互结合,均在本申请的保护范围之内。另外,虽然在装置示意图中进行了功能模块划分,在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于装置中的模块划分,或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。
参考图1,本申请的第一实施例提供了一种基于步态识别的智能助行器控制方法,用于智能助行器,智能助行器包括支架和滚轮,支架中设置有用于检测智能助行器与使用者双脚之间距离的超声波传感器、用于驱动滚轮的驱动装置和用于数据处理的控制处理部件,控制处理部件与超声波传感器、驱动装置电连接,该智能助行器控制方法包括以下步骤:
步骤S110,获取第一距离值和第二距离值,将第二距离值和第一距离值的差值设置为步长值,第一距离值为超声波传感器所检测到的与其中一只脚之间距离的最小值,第二距离值为获取到第一距离值后超声波传感器所检测到的与另一只脚之间距离的最大值;
步骤S120,获取第一时间和第二时间,将第一时间和第二时间之间的时间差设置为步频值,第一时间为获取到第一距离值的时刻,第二时间为获取到第二距离值的时刻;
步骤S130,根据步长值和步频值获取智能助行器的移动距离,根据移动距离控制驱动装置以驱动智能助行器移动。
在一实施例中,智能助行器可以采用现有技术中任意的结构和形状,并非本申请作出的改进,能够在支架中设置对应的模块即可,例如如图2所示的智能助行器200,在支架中安装有超声波传感器210、驱动装置220、控制处理部件230、摄像头240和触控开关250的安装和电连接即可。需要说明的是,超声波传感器210为现有技术中的产品,能够实现超声波测距即可,在此不再赘述。驱动装置220可以是用于驱动电机的PID控制器等现有技术中的产品,能够在控制处理部件230的控制下实现速度控制即可,可以理解的是,由于智能助行器通常配置2个滚轮,为了实现精准控制,可以设置两个电机分别驱动一个滚轮,在此不再赘述。控制处理部件230可以是任意能够进行数据处理的设备,例如常见的控制芯片、控制箱等,在此不再赘述。
在一实施例中,在实际使用过程中,使用者的脚部和助行器之间保持相对运动,因此必然有一只脚相对于智能助行器处于前进状态,另一只脚相对于智能助行器处于后退状态,以下以左脚向前跨步的状态对本实施例技术方案进行举例说明:
需要说明的是,为了准确获取距离值,超声波传感器优选以固定的频率获取距离值,当左脚开始向前移动时,超声波传感器检测到左脚与智能助行器之间的距离值为An,则下一时刻获取的距离值为An+1,若An+1-An<0,说明此时左脚相对于智能助行器的距离是不断减小的,若在连续测得An+1-An<0后出现An+1-An>0,说明An就是左脚到智能助行器的最小距离,即本实施例中的第一距离值,并将此刻时间点t1作为第一时间,获取第一距离值后,通过上述原理的简单变换能够获取右脚到智能助行器的最大距离值,即本实施例中的第二距离值,也同理可获取第二时间t2。本领域技术人员可以理解的是,使用智能助行器行走的使用者并非如正常人般行走,而是先踏出一只脚,踩稳之后移动智能助行器,再踏出另一只脚踩稳之后为完成一步,因此在获取到第一距离值之前,智能助行器无需移动,获取到第一距离值时的第一时间可以看作智能助行器启动的起始时间,再获取到第二距离值时智能助行器完成移动,因此第二时间可以看作智能助行器停止移动的时刻,因此本实施例基于第一距离值、第二距离值、第一时间和第二时间对驱动装置进行控制,能够更加符合实际使用时智能助行器的移动需求,从而实现智能助行器的自动控制。
在一实施例中,使用者在直行过程中,其行走的速度变化相对较小,能够看成是线性的,因此可以采用传统的PID控制器对电机进行驱动,从而驱动滚轮运动,控制更加精确。
需要说明的是,本申请实施例中第一距离值和第二距离值为使用者前进一步所获取,并非相隔数步所检测的数值,后续不再赘述。
在本申请的另一个实施例中,还提供了一种智能助行器控制方法,应用该方法的智能助行器还设置有用于获取脚部图像的摄像头,摄像头与控制处理部件电连接;如图3所示,图3为图1中步骤S120执行完后的下一个步骤的示意图,该步骤包括但不限于:
步骤S310,通过摄像头获取脚部图像,并对脚部图像进行预处理;
步骤S320,从脚部图像中获取第一脚部图像和第二脚部图像,第一脚部图像为距离摄像头较远的脚部的图像,第二脚部图像为距离摄像头较近的脚部的图像;
步骤S330,以第一脚部图像的中心点为原点,第一脚部的前进方向为x轴方向,与x轴方向垂直的方向为y轴,建立水平面的直角坐标系;
步骤S340,将第二脚部图像的前进方向与y轴之间的夹角设置为转向角度;
步骤S350,根据转向角度控制驱动装置以驱动智能助行器转向。
在本申请的另一个实施例中,预处理包括通过OpenCV图像库对脚部图像二值化、腐蚀、膨胀和边缘检测,能够实现脚部图像的检测和识别即可。
在一实施例中,第一脚部为第一脚部图像所对应的脚部,后续不再赘述。
在一实施例中,由于行走过程中通常会进行转向,对于驱动装置控制的电机而言,转向可以通过控制两个电机的转速,使得两个滚轮具有速度差,实现差速转弯。本领域技术人员可以理解的是,使用智能助行器的使用者由于腿脚不便,进行转向时通常是逐个脚执行,因此距离摄像头较近的脚通常先执行转向,基于此,本实施例可以以后脚作为原点建立坐标系,在直行状态下所建立的坐标系如图4(a)所示,此时第二脚部图像的前进方向与y轴重合,因此转向角度为90度,可以通过预先设定该角度时不执行转向,避免发生意外。当使用者进行右转时,其左脚前踏且发生转向,如图4(b)所示,此时转向角度为θ,当检测θ∈[0°,90°]时,以转向角度θ作为控制电机的主要依据,为了避免发生意外,可以暂停根据步长值和步频值的对智能助行器进行控制。若智能助行器转过的相对角度为γ,γ可以由智能助行器上的陀螺仪传感器等现有技术中的传感设备测得,以下以一个具体示例对转向控制进行说明,需要说明的是,如图4(c)所示的左转过程也可以根据类似原理得出,不再重复叙述:
由于使用者在转向时,其角度θ的变化较为复杂,难以建立对应的数学模型,所以使用具有较佳的鲁棒性、适应性的模糊控制系统来控制智能助行器的运动。此时可设输入变量为误差E=θ-γ,输出变量为u,E的论域为X,u的论域为Y,将上述值均量化为七个等级,即x={-3,-2,-1,0,1,2,3},Y={-3,-2,-1,0,1,2,3},输入、输出变量语言值的模糊子集为{左大,左小,直走,右小,右大},使用三角形的隶属函数将精确量E变成用模糊语言值表示的模糊量,再由模糊量与模糊控制规则R经过模糊推理合成,得到模糊控制量,将模糊控制量进行非模糊化处理得到精确的输出变量u。输出变量作为控制电机差速转向的依据,直到转向完成。
在本申请的另一个实施例中,还提供了一种智能助行器控制方法,应用该控制方法的智能助行器还包括用于检测智能助行器与左脚之间的距离的第一超声波传感器和用于检测智能助行器与右脚之间的距离的第二超声波传感器,如图5所示,图5为图1中步骤S110的细化流程的另一个实施例的示意图,该步骤S110包括但不限于:
步骤S510,交替获取第一超声波传感器和第二超声波传感器所检测的距离值。
在一实施例中,若采用一个超声波传感器进行超声波测距,很容易双脚之间互相干扰,检测的准确性不高,因此本实施例设置2个超声波传感器,分别对应两只脚。可以理解的是,由于超声波测距主要通过超声波的反射完成,因此为了避免两个超声波传感器之间的超声波互相干扰,本实施例可以交替获取第一超声波传感器和第二超声波传感器所检测的距离值,以确保检测的准确性。
在本申请的另一个实施例中,还提供了一种智能助行器控制方法,如图6所示,图6为图5中步骤S510的细化流程的另一个实施例的示意图,该步骤S510包括但不限于:
步骤S610,若获取到多个步长值和步频值,根据中位值平均滤波法获取平均步长值和平均步频值,根据平均步长值和平均步频值控制驱动装置。
在一实施例中,由于实际使用过程中,每个人的步态不可能保持恒定,因此为了进一步提高步态识别的准确性,本实施例可以采用中位值平均滤波法对多个步长值和步频值进行求平均值,例如分别取连续的10个步长值和步频值,去掉各自的最大值和最小值后取平均值,将此平均值做为该段时间内的平均步长值和平均步频值。
在本申请的另一个实施例中,移动距离由以下公式获取:
Figure BDA0002485497750000121
其中s2为移动距离,t1为步频值,β为驱动装置单位时间内转过的角度,r为滚轮的半径。
在一实施例中,根据步长值和步频值控制驱动装置时,行走的步速越快,电机转速越快,反之则更慢。以下以一个具体示例进行距离说明:
常见的电机通常设置有编码器,通过编码器能获取电机在单位时间内转过的角度β,设步频值为t1、步长值为s1,滚轮的半径为r,每转一圈走过的路程为2πr,则智能助行器单位时间移动的路程为
Figure BDA0002485497750000131
所以移动距离s2可以通过以下公式计算:
Figure BDA0002485497750000132
Figure BDA0002485497750000133
将s2作为PID控制器的测量值,将步长值s1作为PID控制器的目标值。
在本申请的另一个实施例中,还提供了一种智能助行器控制方法,如图7所示,图7为图1中步骤S130的细化流程的另一个实施例的示意图,该步骤S130包括但不限于:
步骤S710,获取移动误差,根据移动误差调整驱动装置的转速,移动误差为步长值和移动距离的差值。
在一实施例中,由于电机控制存在一定的误差,因此移动距离和步长值之间的误差值可以用以下表达式表示:ei=s1-s2,基于上述实施例,驱动装置为PID控制器,可以将误差值输入到PID控制式out=Kp×ei+Ki×∑ei+Kd×(ei-ei-1)中计算出输出值out作为控制电机转动快慢的依据。通过控制智能助行器移动的路程s2与使用者行走的步长值s1相等,达到智能助行器与使用者相对静止的目的,能够有效防止使用者跟不上助行器或助行器阻碍使用者行走的情况,有效提高安全性。
参考图8,在本申请的另一个实施例中,智能助行器的左右两侧还设置有触控开关,触控开关与控制处理部件电连接,智能助行器控制方法还包括:
步骤S810,当获取到两个触控开关发送的触控信号后,向智能助行器发送启动信号。
在一实施例中,智能助行器通常需要两只手紧握支架,因此本实施例优选在智能助行器的两侧手握区域设置触控开关,从而实现智能助行器的自动启动。需要说明的是,触控开关可以是常见的触感传感器,具体结构并非本申请作出的改进,能够通过使用者的接触生成触控信号即可,例如可以将两个触控开关连接到一个常见的电压转换模块,电压转换模块作为整个智能助行器的开关,可以实现控制处理模块的开或关,当人的双手均握住助行器的扶手时,两个触控开关输出高电平到电压转换模块,电压转换模块使得控制处理模块通电工作,能够有效的检测到是否有人使用助行器,若只是单手握住助行器则无法启动主控制电路工作,提高安全性和自动化程度。
参考图9,本申请的另一个实施例还提供了一种基于步态识别的智能助行器控制装置9000,包括:存储器9100、控制处理器9200及存储在存储器9200上并可在控制处理器9100上运行的计算机程序,控制处理器执行所述计算机程序时实现如上任意实施例中的基于步态识别的智能助行器控制方法,例如,执行以上描述的图1中的方法步骤S110至S130,图3中的方法步骤S310至S350,图5中的方法步骤S510,图6中的方法步骤S610,图7中的方法步骤S710,图8中的方法步骤S810。
控制处理器9200和存储器9100可以通过总线或者其他方式连接,图9中以通过总线连接为例。
存储器9100作为一种非暂态计算机可读存储介质,可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外,存储器9100可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非暂态存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中,存储器9100可选包括相对于控制处理器9200远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至该基于步态识别的智能助行器控制装置9000。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
可选地,该基于步态识别的智能助行器控制装置9000还可以包括近距离无线通信模块、温度传感器、湿度传感器、时钟模块、显示屏、控制按键等。其中,近距离无线通信模块又可以为WIFI模块或者蓝牙模块;另外,当显示屏为触摸显示屏时,控制按键可以为该触摸显示屏的一个按键功能。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
此外,本申请的另一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器执行,例如,被图9中的一个控制处理器9200执行,可使得上述一个或多个控制处理器9200执行上述方法实施例中的基于步态识别的智能助行器控制方法,例如,执行以上描述的图1中的方法步骤S110至S130,图3中的方法步骤S310至S350,图5中的方法步骤S510,图6中的方法步骤S610,图7中的方法步骤S710,图8中的方法步骤S810。
需要说明的是,由于本实施例中的用于执行基于步态识别的智能助行器控制方法的装置与上述的基于步态识别的智能助行器控制方法基于相同的发明构思,因此,方法实施例中的相应内容同样适用于本装置实施例,此处不再详述。
通过以上的实施方式的描述,本领域技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现。本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ReadOnly Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明,但本申请并不局限于上述实施方式,熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种基于步态识别的智能助行器控制方法,其特征在于,用于智能助行器,所述智能助行器包括支架和滚轮,所述支架中设置有用于检测所述智能助行器与使用者双脚之间距离的超声波传感器、用于驱动所述滚轮的驱动装置和用于数据处理的控制处理部件,所述控制处理部件与所述超声波传感器、驱动装置电连接,所述智能助行器控制方法包括以下步骤:
获取第一距离值和第二距离值,将所述第二距离值和第一距离值的差值设置为步长值,所述第一距离值为所述超声波传感器所检测到的与其中一只脚之间距离的最小值,所述第二距离值为获取到所述第一距离值后所述超声波传感器所检测到的与另一只脚之间距离的最大值;
获取第一时间和第二时间,将所述第一时间和所述第二时间之间的时间差设置为步频值,所述第一时间为获取到所述第一距离值的时刻,所述第二时间为获取到所述第二距离值的时刻;
根据所述步长值和所述步频值获取所述智能助行器的移动距离,根据所述移动距离控制所述驱动装置以驱动所述智能助行器移动;
其中,所述智能助行器还设置有用于获取脚部图像的摄像头,所述摄像头与所述控制处理部件电连接,所述智能助行器控制方法还包括:
通过所述摄像头获取脚部图像,并对所述脚部图像进行预处理;从所述脚部图像中获取第一脚部图像和第二脚部图像,所述第一脚部图像为距离摄像头较远的脚部的图像,所述第二脚部图像为距离摄像头较近的脚部的图像;
以所述第一脚部图像的中心点为原点,第一脚部的前进方向为x轴方向,与所述x轴方向垂直的方向为y轴,建立水平面的直角坐标系;
将所述第二脚部图像的前进方向与所述y轴之间的夹角设置为转向角度;
根据所述转向角度控制所述驱动装置以驱动所述智能助行器转向。
2.根据权利要求1所述的一种基于步态识别的智能助行器控制方法,其特征在于:所述预处理包括通过OpenCV图像库对所述脚部图像进行二值化、腐蚀、膨胀和边缘检测。
3.根据权利要求1所述的一种基于步态识别的智能助行器控制方法,其特征在于,所述超声波传感器包括用于检测所述智能助行器与左脚之间的距离的第一超声波传感器和用于检测所述智能助行器与右脚之间的距离的第二超声波传感器,所述智能助行器控制方法还包括:交替获取所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器所检测的距离值。
4.根据权利要求3所述的一种基于步态识别的智能助行器控制方法,其特征在于,还包括:若获取到多个所述步长值和所述步频值,根据中位值平均滤波法获取平均步长值和平均步频值,根据所述平均步长值和所述平均步频值控制所述驱动装置。
5.根据权利要求1所述的一种基于步态识别的智能助行器控制方法,其特征在于:所述移动距离由以下公式获取:
Figure FDA0003382994420000031
其中s为所述移动距离,t1为所述步频值,β为所述驱动装置单位时间内转过的角度,所述r为所述滚轮的半径。
6.根据权利要求5所述的一种基于步态识别的智能助行器控制方法,其特征在于,还包括:获取移动误差,根据所述移动误差调整所述驱动装置的转速,所述移动误差为所述步长值和所述移动距离的差值。
7.根据权利要求1所述的一种基于步态识别的智能助行器控制方法,其特征在于,所述智能助行器的左右两侧还设置有触控开关,所述触控开关与所述控制处理部件电连接,所述智能助行器控制方法还包括:当获取到两个所述触控开关发送的触控信号后,向所述智能助行器发送启动信号。
8.一种基于步态识别的智能助行器控制装置,其特征在于,包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器;所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个控制处理器执行,以使所述至少一个控制处理器能够执行如权利要求1至7任一项所述的基于步态识别的智能助行器控制方法。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于:所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至7任意一项所述的基于步态识别的智能助行器控制方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113822241B (zh) * 2021-11-22 2022-07-01 江苏邦邦智能科技有限公司 步态数据的获取方法、助行设备和计算机可读存储介质
CN114432098A (zh) * 2022-01-27 2022-05-06 中山大学附属第一医院 一种基于模型的步态矫正装置
CN114522390A (zh) * 2022-03-07 2022-05-24 吴振华 一种儿科康复用具有调节功能的训练装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3566978B2 (ja) * 1993-12-29 2004-09-15 副 島 昇 バインディング取り付け位置決定方法ならびにその装置
US7556606B2 (en) * 2006-05-18 2009-07-07 Massachusetts Institute Of Technology Pelvis interface
CN101569528A (zh) * 2009-05-31 2009-11-04 天津工业大学 步态测量装置
TWI377057B (en) * 2010-01-07 2012-11-21 Univ Nat Yang Ming Walking assistance device with detection members and application method thereof
CN102499692B (zh) * 2011-11-30 2014-04-30 沈阳工业大学 一种超声波步态检测方法
CN202433524U (zh) * 2011-11-30 2012-09-12 沈阳工业大学 一种超声波步态检测装置
CN105208285B (zh) * 2015-10-15 2019-02-01 Oppo广东移动通信有限公司 一种基于超声波的拍照方法及装置
CN106038178B (zh) * 2016-07-06 2019-08-16 清华大学 一种用于截瘫康复训练的足底轮式驱动交替行走外骨骼装置

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