基于体感控制的智能轮椅设计开题报告.docx

本科毕业设计开题报告 基于体感控制的智能轮椅设计综述本课题研究动态、选题目的及意义一、 课题研究动态目前美、日等国对智能轮椅进行了长期的研究，使智能轮椅具有路径记忆、智能避障、自动变速爬坡以及多传感交互模式等功能。而我国智能轮椅研究起步稍晚，在机构的复杂性和灵活性上和国外前沿研究成果相比有一定差距，但时至今日，我国也利用自己的技术优势和社会特点，开发出了具有特色的智能轮椅平台，包括中科院自动化所的多模态交互智能轮椅、嵌入式智能轮椅，上海交通大学的多功能智能轮椅，以及中科院深圳先进技术研究院基于头部动作的智能轮椅等等。当前智能轮椅的发展受已经到广泛的关注，其功能也转向多元化、智能化、人性化等研究方向拓展。无论是辅助使用者行为还是医疗健康保护，智能轮椅都应该尊重和开发用户的技能，培养残障人士的独立心理和自尊心。随着现代机器人技术的研究和发展，利用用户自身特长，结合智能传感器的优势，面向人性化、功能化进行智能轮椅的设计，必然会使这种产品真正走入残疾人和老年人的生活，从而改善他们的生活现状和品质。二、选题目的及意义随着我国人口老龄化程度日益显著，今后高龄人口比例预计将会成倍增加，再加之由于各种自然灾难、疾病、工伤、交通事故等造成的残障人士也有增无减，这类人都存在不同程度的肢体能力丧失，如视力、行走、语言等。为了给老年人和残障人士提供性能优越的代步工具，帮助他们提高行动自由度及重新融入社会，多功能智能轮椅的研究和普及具有重要的社会意义。 目前国内外的许多大学、公司和研究机构都对智能轮椅进行了深入的研究，提出了各种各样的测试产品或解决方案。总体而言，根据用户条件的不同，现如今已有多种性能的轮椅，包括普通版界面交互控制、语音输入控制、呼吸控制、眼动控制以及处于研发阶段的脑电控制和体感控制等前沿控制技术，但我国的轮椅产业发展较缓慢，能适应重度残障人士需求的产品尚未成熟。随着Leap Motion的正式登陆，借助其高性能的软硬件结合能力，将该外接设备接入轮椅控制系统，必定能有效解决只有动手能力的智障人士人群的生活能力。随着社会生产力的发展，人们生活水平的不断提高，考虑老年人及残疾人对出行方便性的需求，研制体感控制功能的智能轮椅具有重大现实意义。研究基本内容、拟解决的主要问题1、梳理Leapmotiom相关的基本理论。掌握体感控制器的硬件电路、图像处理算法以及其数据采集原理，并且开始学习如何使用这些资源，并且将它们扩展到适合要求的控制系统中。2、借助PC端，了解体感控制器的数据类型，并能观察和提取有效数据流，以便进行下一步工作，解决上位机观察数据的方法。3、研究控制电路进行数据处理和电机驱动，选取合适的主控芯片，设计有效的算法处理视频流中的手势图像分割，提取有效参数，并产生驱动信号来控制轮椅电机。4、将实现基本功能（前进、转向）作为前提，然后解决系统调试、精度细化、算法优化等后期工作。研究方法、步骤及措施一、研究方法1、研究体感传感器的硬件电路，掌握数据采集原理，熟悉体感传感器相关参数，确定需要测量的相关参数。2、通过控制处理电路进行数据分析，以控制轮椅的方向转动，针对待测参数及所需产生的信号，进行硬件原理设计和驱动程序设计。3、完善体感轮椅遥控系统，包括动作采集装置，信号分析电路及控制处理电路。通过体感传感器对人体的手势的分析，使之可以对轮椅作出左右前进的动作，实现手势控制轮椅的作用，进行工装组装及软硬件调试工作。二、步骤及措施1、掌握体感传感器原理及相关参数采集方法；2、对轮椅电机驱动硬件原理设计；3、控制电路程序设计；4、监测工装的PCB设计；5、轮椅组装及软硬件调试。研究进度计划理论阶段3月01日 3月15日 学习体感传感器的相关知识3月16日 4月10日 学习控制电路的基本知识实践阶段4月1