TW201821047A - 老年智能代步車 - Google Patents

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TW201821047A TW106140122A TW106140122A TW201821047A TW 201821047 A TW201821047 A TW 201821047A TW 106140122 A TW106140122 A TW 106140122A TW 106140122 A TW106140122 A TW 106140122A TW 201821047 A TW201821047 A TW 201821047A
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Abstract

本發明揭露一種老年智能代步車,其上設有馬達、控制器和與控制器電性連接的探測器,探測器包括第一探測器和第二探測器,分別用於採集駕駛者前方和後方的行人及障礙物,代步車上還設有與控制器電性連接的第一攝像裝置,用於採集駕駛者前方路面情況,並將採集訊號傳輸至所述控制器,控制器中內嵌有路面時速模組,控制器根據所採集到的行駛路面情況,通過路面時速模組選取所對應的路面時速,並指令控制所述馬達的行駛速度。本發明所提供的智能代步車,彌補了老年及殘疾人士的駕駛遲緩的缺陷,避免了對行人或自身造成安全隱患。

Description

老年智能代步車
本發明關於一種地面交通技術領域,具體關於一種老年智能代步車,適合老年人、部分殘障人士等行動不便者日常出行使用。
目前我國已經逐步進入老齡化社會,老年人的出行問題已經成了社會普遍關注的問題,隨著年齡的增長,老年人的正常生理功能逐漸衰退,行動能力不太方便,正是基於這樣大的背景下,推出一款簡單實用,富有人性化的老年人代步車就成為一個非常急迫的課題。老年人走路或步行都沒有年輕時那麼穩當,容易摔倒,而一旦摔倒又容易引起骨折摔傷等大毛病,比較麻煩;外出散步走路也容易疲勞,容易累,拿東西或購物等也提不動太大的物品,都需要間歇性的坐下休息一陣子。現有的代步車是指三輪電動代步車和四輪電動代步車,其具有速度慢和電子刹車的特點,其時速最高只有8公里/小時至13公里/小時,在不給電門時(即手不去操縱調速控制桿),電動車會自動抱死電機,而刹車。
由於老年代步車的用戶群是行動不便的老年人和殘疾人,這些用戶大多數反應緩慢,有時來不急釋放調速控制 桿時,會撞擊到行人或障礙物,給自身和他人人身安全造成損害,尤其是代步車在凹凸不平的路面上行駛時,很難將車速保持在一個舒適的狀態。同時,現有的代步車無法對馬路牙子進行探測,比如,代步車需要從室內移到室外,或者從室外移到室內,由於室內地基要高於室外的地面,常常會在室外設置台階,如果代步車不對室外的台階進行檢測,代步車很容易跌落在馬路牙子下或撞擊到馬路牙子,對用戶造成危險。當然,在馬路上行駛時同樣會遇到諸如馬路牙子的情形,比如代步車從路口進入帶有坡道的非機動車道時,或由行人道路進入自行車道時,若馬路牙子過高,則會使代步車撞擊到馬路牙子上,或發生跌路危險,非常不利於駕駛人和周圍行人的安全。
因此,本發明為了提高老年代步車道路行駛的舒適性,對於不同的行使路面採用智能車速控制,解決老年人及殘疾人對車速控制不穩且調速遲緩的問題,本發明提供了一種老年智能代步車。
所採用的技術方案如下。
一種老年智能代步車,其上設有馬達、控制器和與所述控制器電性連接的探測器,所述探測器包括第一探測器和第二探測器,分別用於採集駕駛者前方和後方的行人及障礙物,所述代步車上還設有與所述控制器電性連接的第一攝像裝置,用於採集駕駛者前方路面情況,並將採集訊號傳輸至所述控制器,所述控制器中內嵌有路面時速模 組,所述控制器根據所採集到的行駛路面情況,通過所述路面時速模組選取所對應的路面時速,並指令控制所述馬達的行駛速度。
所述代步車上還設有第二攝像裝置和第三攝像裝置,用於分別採集駕駛者前方及後方的行人與車輛資訊,所述代步車的駕駛位置還設有與所述的第二攝像裝置、第三攝像裝置電性連接的顯示裝置,用於集中顯示駕駛者前方及後方的行人與車輛資訊。
所述代步車的駕駛位置還設有用於採集駕駛者面部表情的第四攝像裝置,所述第四攝像裝置與所述控制器電性連接,所述控制器中內嵌有人臉辨識模組和面部運動檢測模組;所述人臉辨識模組用於對駕駛者的身份進行驗證;所述面部運動檢測模組用於檢測駕駛者的面部動作,通過面部動作對代步車進行指令控制。
所述第一探測器和第二探測器探測到行人或障礙物時,計算出障礙物與代步車間的距離L1,並傳輸給所述控制器,根據所述第一攝像裝置所採集的行駛路面情況和即時速度計算最大刹車距離L2,若障礙物與代步車間的距離L1和最大刹車距離L2之差小於所設定的閾值時,所述控制器向所述代步車的馬達發出刹車指令。
所述探測器還包括第三探測器和第四探測器,用於探測駕駛者前方及後方的路面凹陷或台階,所述第三探測器和所述第四探測器分別與地面垂線所形成的探測夾角α,其與地面所形成的垂直距離為h,若實際探測距離d與 h/cos α的差值大於所設定的閾值時,所述控制器給所述馬達發出刹車指令。
所述探測器為雷射光雷達、紅外雷達和超聲雷達中的一種或幾種。
所述代步車上還設有傾角檢測裝置,其與所述控制器電性連接,用於實時檢測代步車的傾斜角度,並將所採集到的傾斜角度傳輸至所述控制器;當傾斜角度大於預定傾斜角度閾值時,所述控制器向所述馬達發出剎車指令。
所述傾角檢測裝置為一陀螺儀,其設置於所述代步車的底盤上。
所述代步車上還設有報警器,其與所述控制器電性連接,用於向外發出預警。
本發明技術方案,具有如下優點:
A.本發明所提供的智能代步車,通過所設置的第一攝像裝置對行駛路面狀況進行自動檢測,在路面時速模組中通過設定不同路況對應不同的行駛速度,由控制器按照真實路面路況及路面時速模組所設定的模式自動控制代步車馬達在路面上的行駛速度,大大提高駕駛者的道路行駛舒適性,彌補了老年人及殘疾人士的駕駛遲緩的缺陷,避免了行駛路面不好對行人或自身所造成的安全隱患。
B.由於部分老年人以及殘障人士,其注意力的轉移與分配能力往往會下降,這導致他們很難同時關注或者快速的切換關注車子的前方和後方的情況。為了滿足這部分人群的駕車需求,通過設置第二攝像裝置和第三攝像裝置, 分別採集駕駛者前方及後方的行人與車輛資訊,將代步車前後方向的車輛和行人整合到顯示裝置上的一個視野中,減少駕駛者在注意力分配和切換時候的認知負擔以及身體負擔,使駕駛者在複雜的路況中,能夠同時不費力地關注周圍的情況。
C.本發明在控制器中內嵌有人臉辨識模組和面部運動檢測模組,通過第四攝像裝置對駕駛者的面部進行掃描,通過人臉辨識模組對駕駛者的身份進行授權驗證,若為授權用戶則可以繼續使用代步車;本發明在控制器中內嵌有面部運動檢測模組,在行車過程中,面部運動檢測模組會檢測駕駛者的面部運動,根據所設定的面部表情所執行的駕駛指令,控制代步車的行駛,這對於手腳協調能力較差的老年及殘疾人駕駛代步車帶來極大的便利性。
D.本發明通過設置用於檢測路面凹坑或台階的第三探測器和第四探測器,可以在向前行駛時對駕駛者前方的路面凹坑或台階進行探測,在倒車時對駕駛者後方的路面凹坑或台階進行探測,當探測到凹坑或台階時通過控制器向馬達發出刹車指令,防止代步車跌落馬路牙子下或凹坑中,或者撞擊在台階上。
E.本發明中設置了傾角檢測裝置,當代步車上坡、下坡,或在坡面上側行時,代步車會自動檢測傾斜角度,當角度達到一定的閾值時,代步車會自動剎車或預警,提示駕駛者高度警覺,防止翻車,大大提高了代步車在坡面上行駛時的安全性能。
1‧‧‧馬達
2‧‧‧控制器
3‧‧‧探測器
4‧‧‧駕駛者
5‧‧‧第一攝像裝置
6‧‧‧第二攝像裝置
7‧‧‧第三攝像裝置
8‧‧‧顯示裝置
9‧‧‧第四攝像裝置
10‧‧‧傾角檢測裝置
20‧‧‧報警器
31‧‧‧第一探測器
32‧‧‧第二探測器
33‧‧‧第三探測器
34‧‧‧第四探測器
d‧‧‧實際探測距離
h‧‧‧垂直距離
為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案,下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的圖式作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的圖式是本發明的一些實施方式,對於本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些圖式獲得其他的圖式。
圖1為本發明所提供的智能代步車結構示意圖。
下面將結合圖式對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬於本發明保護的範圍。
如圖1所示,本發明提供了一種老年智能代步車,其上設有馬達1、控制器2和與控制器2電性連接的探測器3,探測器3包括第一探測器31和第二探測器32,分別用於採集駕駛者4前方和後方的行人及障礙物,代步車上還設有與控制器2電性連接的第一攝像裝置5,用於採集駕駛者4前方路面情況,並將採集訊號傳輸至控制器2,控制器2中內嵌有路面時速模組,控制器2根據所採集到的行駛路面情況,通過路面時速模組選取所對應的路面時速,並指令控制馬達1的行駛速度。這裡的探測器3可以採用雷射光雷達、紅外雷達和超聲雷達中的一種或幾種的 組合,較佳採用雷射光雷達,如圖1所示,其中的第一探測器31安裝在代步車的前方,用於正常行駛過程中對前方行人或障礙物的探測,第二探測器32安裝在代步車的後方,用於倒車時對後方行人或障礙物的探測。
代步車在前進時,雷射光雷達不斷的向前方發射雷射光束,雷射光束碰到障礙物時反射回來並被雷射光雷達接收,通過發射到接收時間間隔,可以計算出障礙物離代步車的距離,從而傳送給控制器,這裡較佳為單片機。控制器通過實時獲取馬達1的轉速,能夠計算出代步車的即時速度。再通過第一攝像裝置拍攝到的路面資訊,估計出一個摩擦係數,然後可以計算出刹車距離。當障礙物與代步車間的距離和刹車距離之差小於一個閾值時,控制器給馬達1發出一個刹車指令。同理,代步車在倒車時,由第二探測器32檢測後方的障礙物和行人。
在第一攝像裝置5拍攝前方的路面情況中,通過已經建立的路面時速模組來預測顛簸情況,調節代步車的速度,來減輕顛簸,提高駕駛者的舒適度。通過使用深度學習的方法建立路面時速模組。具體做法如下,使用代步車的最大速度,去跑一些典型路面,用第一攝像裝置5和傾角檢測裝置同時採集路面情況的視頻數據和車顛簸數據。用視頻數據和顛簸數據分別作為樣本和標簽,來訓練模型,在模型中用長短期記憶模型來對時序資訊進行建模,獲得路面時速模組,這樣可以根據不同的路面情況自動選擇相應的速度,達到代步車行駛更舒適的目的。
由於部分老年人以及障礙人士,其注意力的轉移與分配能力往往會下降,這導致他們很難同時關注或者快速的切換關注車子的前方和後方的情況。為了滿足這部分人群的駕車需求,通過設置第二攝像裝置6和第三攝像裝置7,分別採集駕駛者4前方及後方的行人與車輛資訊,將代步車前後方向的車輛和行人整合到顯示裝置8上的一個視野中,減少駕駛者在注意力分配和切換時候的認知負擔以及身體負擔,使駕駛者在複雜的路況中,能夠同時不費力地關注周圍的情況。這裡的顯示裝置可以採用觸摸顯示器,駕駛者可以通過觸摸顯示器設置和讀取代步車的各種資訊。
為了更好地適應手腳協調性較差的用戶駕駛,在代步車的駕駛位置還設有用於採集駕駛者面部表情的第四攝像裝置9,第四攝像裝置9與控制器2電性連接,控制器2中內嵌有人臉辨識模組和面部運動檢測模組;人臉辨識模組用於對駕駛者4的身份進行驗證;面部運動檢測模組用於檢測駕駛者4的面部動作,通過面部動作對代步車進行指令控制。
其中的人臉辨識模組和面部運動檢測模組同樣是運用深度學習來建模,且與前面的路面時速模組可以共用一個硬件設備。當人臉辨識模組通過識別駕駛者為授權用戶,則控制器2向繼電器發出一個訊號,從而接通代步車的電源。在行車過程中,面部運動檢測模組會檢測駕駛者的面部運動,如果檢測到左眼眨動,則通過繼電器打左轉向燈; 如果檢測到右眼眨動,則通過繼電器打右轉向燈;如果檢測到嘴動,則通過繼電器鳴笛,同時還可以通過自定義,定義不同的面部動作和車的操作一個對應關係。
道路上出現凹坑或馬路牙子是駕駛人員經常遇到的,這裡的“馬路牙子”不僅僅指的是位於馬路兩邊的路肩,也可以是進入室內時位於室外的台階,或者是由非機動車道進入馬路路口時所經過的過渡坡道,如果台階或過渡坡道過高,就會給代步車的正常行駛帶來安全隱患,如何及時發現並避免代步車進入凹坑、或跌落到台階下面、或撞擊到馬路牙子所造成的危險。在本發明中,探測器3還包括第三探測器33和第四探測器34,用於探測駕駛者4前方及後方的路面凹陷或台階,第三探測器33和第四探測器34分別與地面垂線所形成的探測夾角α,其與地面所形成的垂直距離為h,若實際探測距離d與h/cos α的差值大於所設定的閾值時,控制器2給馬達1發出刹車指令。在倒車時,第四探測器34對駕駛者後方的路面凹坑或台階進行探測,當探測到凹坑或台階時通過控制器向馬達發出刹車指令,防止代步車跌落馬路牙子下或凹坑中,或者撞擊在台階上。
通常情況下,所計算出的h*tan α略大於最大刹車距離,一般情況下,雷射光雷達返回的距離d是h/cos α。如果雷射光雷達返回的距離d突然大於h/cos α+一個閾值,那麼代步車前方有一個下凹的坑或台階,此時控制器給馬達發出一個刹車指令。同理雷射光雷達檢測代步車後方有 一個凹坑或台階,此時控制器給馬達發出一個剎車指令,防止代步車跌落在馬路牙子下,避免危險情況的發生。
下面具體說明一下路面環境檢測方法。
設固定在小車上的雷射光雷達距離地面垂直高度H0位置,小車的速度為V,小車上的舵機雲台帶動雷射光雷達進行上下擺動掃描與地面垂直方向夾角分別為a[4]={a1,a2,a3,a4},其中0<a1<a2<a3<a4<90°,左右擺動掃描的角度與地面水平方向的夾角分別為b[8]={b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8};設在t時間內完成一次掃描。假設當出現高度為h0的斷面則視為樓梯。
當檢測系統開啟後,以舵機雲台的初始位置為原點,建立XY坐標系,通過舵機雲台的移動,帶動雷射光雷達進行掃描測量,通過舵機雲台的上下左右移動,將雷射光雷達檢測到的數據一個一個地存放在一個4×8的數組D[4][8]裡,分別對應著掃描方位點測量得到的數據。利用每個點對應的垂直夾角,對D[4][8]數據進行正交分解,得到測量的垂直高度矩陣H[4][8]。
H[0][]=data[0][]*cos(a1)={H00,H01,H02,H03,H04,H05,H06,H07};H[1][]=data[1][]*cos(a2)={H10,H11,H12,H13,H14,H15,H16,H17};H[2][]=data[2][]*cos(a3)={H20,H21,H22,H23,H24,H25,H26,H27};H[3][]=data[3][]*cos(a4)={H30,H31,H32,H33,H34,H35,H36,H37}。
利用理論高度H0和實際測量數據計算出來的高度H[4][8]進行對比,可得到高度偏差矩陣e[4][8]。
e[4][8]=H[4][8]-H0={e00,e01,e02,e03,e04,e05,e06,e07; e10,e11,e12,e13,e14,e15,e16,e17;e20,e21,e22,e23,e24,e25,e26,e27;e30,e31,e32,e33,e34,e35,e36,e37}
通過高度偏差矩陣e[4][8]與預先假定樓高度h0進行比較;若e[4[8]內元素小於0.2h0,則認為是路面的正常顛簸(如:e01<0.2h0,舵機雲台不做調整,照常運行),若e[4][8]內數據大於0.2h,則可能有障礙物,則進行如下調整:舵機雲台調整進行上下擺動掃描,不再進行水平掃描(如:e24>0.2h,舵機雲台進行上下擺動掃描獲取數據並進行對比後計算出偏差e04,e14,e24,e34),再次確定可能障礙物是否存在。
若檢測到障礙物,控制器判斷小車的行駛速度V,並對車速控制系統進行調整。若測速編碼器測量得到的速度V過於高速,則通過PID控制算法對小車的速度進行快速調整,將車輛速度降至V0以下。
為了避免代步車在上、下坡或在坡面上側行時,代步車出現翻車問題,本發明在代步車上還設有傾角檢測裝置10,其與控制器2電性連接,用於實時檢測代步車的傾斜角度,並將所採集到的傾斜角度傳輸至控制器2;當傾斜角度大於預定傾斜角度閾值時,控制器2向馬達1發出刹車指令,或通過報警器實現預警,提示駕駛者高度警覺,防止翻車。傾角檢測裝置10為一陀螺儀,其設置於所述代步車的底盤上。
本發明同樣適用於行動不僅不方便,而且只有一隻手能精確活動的用戶,這樣在駕駛車輛時,就無法進行其它操作,比如打轉向燈,鳴笛等操作,進而影響到駕駛安全,可通過在行車過程中,面部運動檢測模組會檢測駕駛者的面部運動,根據所設定的面部表情所執行的駕駛指令,控制代步車的行駛,這對於某些特殊駕駛人群駕駛代步車帶來極大的便利性。
顯然,上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例,而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說,在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。

Claims (9)

  1. 一種老年智能代步車,其上設有馬達(1)、控制器(2)和與前述控制器(2)電性連接的探測器(3);前述探測器(3)包括第一探測器(31)和第二探測器(32),分別用於採集駕駛者(4)前方和後方的行人及障礙物;其中前述老年智能代步車上還設有與前述控制器(2)電性連接的第一攝像裝置(5),用於採集駕駛者(4)前方路面情況,並將採集訊號傳輸至前述控制器(2),前述控制器(2)中內嵌有路面時速模組,前述控制器(2)根據所採集到的行駛路面情況,通過前述路面時速模組選取所對應的路面時速,並指令控制前述馬達(1)的行駛速度。
  2. 如請求項1所記載之老年智能代步車,其中前述老年智能代步車上還設有第二攝像裝置(6)和第三攝像裝置(7),用於分別採集駕駛者(4)前方及後方的行人與車輛資訊,前述老年智能代步車的駕駛位置還設有與前述第二攝像裝置(6)和前述第三攝像裝置(7)電性連接的顯示裝置(8),用於集中顯示駕駛者(4)前方及後方的行人與車輛資訊。
  3. 如請求項2所記載之老年智能代步車,其中前述老年智能代步車的駕駛位置還設有用於採集駕駛者面部表情的第四攝像裝置(9),前述第四攝像裝置(9)與前述控制器(2)電性連接,前述控制器(2)中內嵌有人臉辨識模組和面部運動檢測模組;前述人臉 辨識模組用於對駕駛者(4)的身份進行驗證;前述面部運動檢測模組用於檢測駕駛者(4)的面部動作,通過面部動作對前述老年智能代步車進行指令控制。
  4. 如請求項1至3中任一項所記載之老年智能代步車,其中前述第一探測器(31)和前述第二探測器(32)探測到行人或障礙物時,計算出前述障礙物與前述老年智能代步車間的距離L1,並傳輸給前述控制器(2),根據前述第一攝像裝置(5)所採集的行駛路面情況和即時速度計算最大刹車距離L2,若障礙物與老年智能代步車間的距離L1和最大剎車距離L2之差小於所設定的閾值時,前述控制器(2)向前述老年智能代步車的馬達(1)發出刹車指令。
  5. 如請求項1至3中任一項所記載之老年智能代步車,其中前述探測器(3)還包括第三探測器(33)和第四探測器(34),用於探測駕駛者(4)前方及後方的路面凹陷或台階,前述第三探測器(33)和前述第四探測器(34)分別與地面垂線所形成的探測夾角α,其與地面所形成的垂直距離為h,若實際探測距離d與h/cos α的差值大於所設定的閾值時,前述控制器(2)給前述馬達(1)發出刹車指令。
  6. 如請求項5所記載之老年智能代步車,其中前述探測器(3)為雷射光雷達、紅外雷達和超聲雷達中的一種或幾種。
  7. 如請求項6所記載之老年智能代步車,其中前述老年智能代步車上還設有傾角檢測裝置(10),其與前述控制器(2)電性連接,用於實時檢測前述老年智能代步車的傾斜角度,並將所採集到的傾斜角度傳輸至前述控制器(2);當傾斜角度大於預定傾斜角度閾值時,前述控制器(2)向前述馬達(1)發出刹車指令。
  8. 如請求項7所記載之老年智能代步車,其中前述傾角檢測裝置(10)為一陀螺儀,其設置於前述老年智能代步車的底盤上。
  9. 如請求項8所記載之老年智能代步車,其中前述老年智能代步車上還設有報警器(20),其與前述控制器(2)電性連接,用於向外發出預警。
TW106140122A 2016-12-08 2017-11-20 老年智能代步車 TWI677338B (zh)

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