一項(xiàng)輪椅系統(tǒng)的智能研究

1、一項(xiàng)輪椅系統(tǒng)的智能爭(zhēng)辯高校馬來(lái)西亞彭亨摘要人們臨時(shí)的苦痛或永久的殘疾是由于發(fā)生了疾病或事故，這種困難的狀況下導(dǎo)致他們不能行走，使用輪椅變的至關(guān)重要，對(duì)于大多數(shù)的殘疾人，手動(dòng)輪椅或者電動(dòng)輪椅都能滿足他們的需要，但是，在嚴(yán)峻的狀況下，有些人使用不了輪椅，在這種狀況下，輪椅的使用者不能獨(dú)立使用，必需得依靠他人。于是爭(zhēng)辯人員針對(duì)這種狀況參與爭(zhēng)辯智能輪椅來(lái)解決這樣的問(wèn)題，本文敘述的就是爭(zhēng)辯智能輪椅系統(tǒng)。它評(píng)估了當(dāng)前可利用的技術(shù)以及爭(zhēng)辯將來(lái)進(jìn)展的方向，這正是爭(zhēng)辯人員的具體任務(wù)。2007年在亞太地區(qū)進(jìn)展殘疾中心馬來(lái)西亞的殘疾人口大約達(dá)到了197519人，在海外，疾病把握和預(yù)防中心估量，在美國(guó)大約有5300萬(wàn)

2、人有某種形式的殘疾，其中有倆百萬(wàn)人每天都要依靠輪椅的日常任務(wù)和流淌性。這些病例中包括視力有問(wèn)題的人、四肢癱瘓的人、脊髓損傷的人、帕金森病和認(rèn)知缺陷的人等等。因此，就需要依靠輪椅或者依靠親人、依靠醫(yī)院的護(hù)理醫(yī)生來(lái)掛念他們。使用輪椅既可以便利病人又可以削減對(duì)他人的依靠，自己可以照看自己。一些公司開(kāi)頭生產(chǎn)一些不同類型的所謂的“智能輪椅”。智能輪椅可以被定義為一個(gè)獨(dú)特修改驅(qū)動(dòng)輪椅把握系統(tǒng)的裝備的傳感器和實(shí)體，與此同時(shí)也可以被定義為一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人，只不過(guò)附加了一個(gè)座位。依據(jù)不同用戶的需求，設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出不同類型的智能輪椅來(lái)向他們供應(yīng)救濟(jì)，他的目的就是削減或者消退患者對(duì)移動(dòng)輪椅的依靠，設(shè)計(jì)人員也要依據(jù)患者的

3、需求來(lái)設(shè)計(jì)。智能輪椅的一個(gè)缺點(diǎn)就是他們的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于手工或者簡(jiǎn)潔的電氣驅(qū)動(dòng)輪椅。臨床醫(yī)生和用戶對(duì)于智能輪椅的價(jià)格被認(rèn)為是依據(jù)商業(yè)化來(lái)評(píng)估。最終，我們對(duì)正在爭(zhēng)辯的項(xiàng)目以及新的將來(lái)方向進(jìn)行了爭(zhēng)辯。依據(jù)審查辛普森在2005年發(fā)表的論文，有很多設(shè)計(jì)智能輪椅的形式。早期的智能輪椅移動(dòng)機(jī)器人的席位被添加。目前，最發(fā)達(dá)的智能輪椅是建立在通過(guò)修改商用輪椅的基礎(chǔ)之上。一些智能輪椅的設(shè)計(jì)為“附加組件”可以被附加到排污單位并且遠(yuǎn)離潛在輪椅，全部的這些設(shè)計(jì)都共享的目標(biāo)是：緩解椅子的使用方法。盡可能避開(kāi)碰撞，增加旅行的距離或者削減旅行的時(shí)間。本文回顧的智能輪椅系統(tǒng)是依據(jù)三個(gè)屬性：1. 移動(dòng)智能輪椅有外接插口；2. 移動(dòng)

4、智能輪椅有導(dǎo)航功能；3. 移動(dòng)智能輪椅有前后擋功能。設(shè)計(jì)師的目標(biāo)：輪椅的外接插口允許用戶把握輪椅更少的工作以及把握輪椅的平安。當(dāng)病人的病情嚴(yán)峻時(shí)，就像SCI患者一樣的時(shí)候，就需要特殊的工具。而且，智能輪椅可能有額外的技術(shù)或設(shè)施需要更加高級(jí)的接口。流淌的把握：操縱桿是最常見(jiàn)的為電動(dòng)智能輪椅轉(zhuǎn)向把握界面。通常，操縱桿是由一根棍子在碼頭，圖1顯示了輪椅。同時(shí)也有一些智能輪椅使用其他形式的操縱方式，頭的移動(dòng)/和下巴是一種引導(dǎo)，如圖2-a；舌頭有時(shí)也需要用輪椅。一個(gè)intra-oral設(shè)備由18個(gè)電感式傳感器線圈嵌入倆個(gè)單位10層的電路印刷版以及連接到第三個(gè)PCB包含一個(gè)微把握器、無(wú)線芯片、和電池，如圖

5、2。當(dāng)用戶觸摸傳感器或者用舌頭穿刺時(shí)，傳感器線圈的電感發(fā)生變化，Sip-and-puff是另一種格外有用的技術(shù)，他可以使空氣壓力，呼出或者吸入的同時(shí)把信號(hào)發(fā)送到輪椅，其他智能輪椅使用人工智能技術(shù)，如基于凝視的技術(shù)面臨方向跟蹤。這樣的系統(tǒng)跟蹤一個(gè)人凝視的方向或者把頭轉(zhuǎn)過(guò)身。圖2-c就是椅子上的一個(gè)例子。在這樣的一個(gè)系統(tǒng)中音樂(lè)和視頻功能是必備的，用戶想要去哪里可以語(yǔ)音說(shuō)出來(lái)，或者用戶聽(tīng)系統(tǒng)說(shuō)，假如系統(tǒng)說(shuō)的對(duì)，用戶只需要對(duì)著鏡頭點(diǎn)頭或者搖頭就可以了。雖然這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)很好，但是設(shè)計(jì)人員還是要看看用戶是否關(guān)注這個(gè)新型的智能輪椅的特點(diǎn)基于頭部和面部的設(shè)計(jì)。而這個(gè)系統(tǒng)唯一的 缺點(diǎn)就是當(dāng)用戶環(huán)顧四周的時(shí)候只能

6、盯著一個(gè)地方，缺乏大面積的區(qū)分。因此,用戶應(yīng)當(dāng)持續(xù)關(guān)注導(dǎo)航不讓用戶的目光誤入歧途或無(wú)重點(diǎn)。腦電圖也是指導(dǎo)方法如圖2-d。它措施和解釋大腦的電活動(dòng)通過(guò)電極附著在頭皮上。然后翻譯大腦活動(dòng)的命令把握設(shè)備。聲音也被用作一個(gè)輸入來(lái)把握輪椅。在這樣一個(gè)系統(tǒng)中使用語(yǔ)音識(shí)別算法。當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別聲音,分類是一個(gè)預(yù)先存儲(chǔ)的命令。相應(yīng)的編碼數(shù)字信號(hào)將被發(fā)送到一個(gè)把握單元然后相應(yīng)地把握輪椅。手勢(shì)把握系統(tǒng)是另一個(gè)接口人和機(jī)器的方法。一個(gè)例子是無(wú)線手勢(shì)把握系統(tǒng)中給出。加速度計(jì)是用來(lái)翻譯手指和手勢(shì)為計(jì)算機(jī)解釋信號(hào)。加速度計(jì)校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)過(guò)濾掉。智能手機(jī)和平板電腦越來(lái)越受歡迎。他們配備了很多有用的內(nèi)置傳感器。最近爭(zhēng)辯人員和開(kāi)發(fā)人員使

7、用這些設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)有力的把握應(yīng)用程序中列出。應(yīng)用包括機(jī)器人操作除了很多其他應(yīng)用程序。輪椅把握是其中的一個(gè)應(yīng)用程序(15、16、17、18 19)。智能手機(jī)和其內(nèi)置的傳感器是用來(lái)捕獲和記錄運(yùn)動(dòng)輪椅使用者和轉(zhuǎn)化為訂單的把握單元把握椅子。例如作者在使用3軸加速度計(jì)在大多數(shù)智能手機(jī)和藍(lán)牙無(wú)線技術(shù),允許病人移動(dòng)輪椅通過(guò)傾斜智能手機(jī)。這個(gè)概念是由單片機(jī)把握的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)基本定向運(yùn)動(dòng)伺服電機(jī)和直流電機(jī)的一對(duì)輪子。作者設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序可以機(jī)動(dòng)輪椅通過(guò)接收來(lái)自用戶的命令。命令輪椅是通過(guò)使用基于觸覺(jué)和頭部動(dòng)作的接口開(kāi)發(fā)的使用智能手機(jī)。圖1為操縱桿把握器 （a） （b） （c）（d）圖2其它形式的操縱桿形式圖3“搶椅子”

8、的系統(tǒng)模塊更高級(jí)的操縱桿可能會(huì)有更多的插件技術(shù)來(lái)促進(jìn)其他選項(xiàng)，取決于用戶的力量和狀況。例如中給出的系統(tǒng),如圖2-e,是一個(gè)無(wú)線可穿戴幫助技術(shù),使嚴(yán)峻殘疾的人能夠把握自己的電腦,用舌頭運(yùn)動(dòng)輪椅、和電子產(chǎn)品。系統(tǒng)模擬觸摸屏手指叩擊。另一個(gè)系統(tǒng)使用智能手機(jī)作為處理單元。這個(gè)系統(tǒng)可以把握的輪椅使用用戶的聲音通過(guò)一個(gè)android的手機(jī)。包括語(yǔ)音把握命令，停止，和右轉(zhuǎn)。這些命令是回應(yīng)相應(yīng)的命令發(fā)出時(shí)機(jī)器人輪椅。這樣的系統(tǒng)可以使用他們的聲音來(lái)把握用戶的電腦和手機(jī)一樣?！皳屢巫印睅椭鷮?dǎo)航項(xiàng)目是使用一個(gè)友好的圖形用戶界面(GUI)也作為模擬器；并介紹了一個(gè)語(yǔ)音人機(jī)界面(HMI)。系統(tǒng)的架構(gòu)是基于行為的把握體系

9、結(jié)構(gòu)。圖3顯示了“搶椅子”系統(tǒng)的模塊。導(dǎo)航方法和設(shè)備本文前面提到，智能輪椅可以被定義為移動(dòng)機(jī)器人與座位或獨(dú)特的修改驅(qū)動(dòng)輪椅把握系統(tǒng)裝備的傳感器和變體。因此智能導(dǎo)航方法的重要方面智能的椅子?？死锼沟倌萒salicoglou,澤維爾佩蘭做了一個(gè)調(diào)查導(dǎo)航助手殘疾人。依據(jù)這一調(diào)查，很多項(xiàng)目爭(zhēng)辯如何最大智能輪椅幫忙其用戶。導(dǎo)航方法分成三類依據(jù)水平的救濟(jì)。三個(gè)主要類別：共享把握、半自治把握和完全自主把握。自主和自治系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，用戶只需要供應(yīng)一個(gè)命令每隔一段時(shí)間，可以放松一次命令，由于導(dǎo)航是自動(dòng)的。共享把握為用戶供應(yīng)更多的獨(dú)立性，由于用戶可以把握運(yùn)動(dòng)和方案的路線。聰慧的椅子只供應(yīng)緊急或訂正措施碰撞預(yù)防、避

10、障和墻。一個(gè)好玩的想法是自適應(yīng)把握系統(tǒng)(24、25)共享。在這些系統(tǒng)中，用戶自己可以做的更好，更好的掛念用戶收到共享把握系統(tǒng)。在收集的數(shù)據(jù)通過(guò)掃描激光測(cè)距儀(URG-04LX)和用戶界面進(jìn)行了分析以確定是否執(zhí)行所需的操作是平安的。然后系統(tǒng)打算供應(yīng)救濟(jì)或允許用戶輸入來(lái)把握輪椅?！鞍胱灾伟盐铡焙汀白詣?dòng)把握”，很明顯，機(jī)器增加救濟(jì)。輪椅因此涉及更多的路線規(guī)劃除了碰撞預(yù)防、避障和墻。半自治系統(tǒng)等待命令從當(dāng)?shù)赜脩艄?yīng)一個(gè)短期的目標(biāo)。輪椅然后開(kāi)頭移動(dòng)，直到一個(gè)外部標(biāo)志的導(dǎo)航系統(tǒng)通知，命令被執(zhí)行死刑。半自治系統(tǒng)等狀況下視力受損的用戶很有用。他們掛念他們獨(dú)立移動(dòng)優(yōu)勢(shì)在“掛念明星”系統(tǒng)。當(dāng)用戶面臨著不行預(yù)見(jiàn)的狀況下，“掛念星”功能可以被激活。它允許遠(yuǎn)程操作符使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)供應(yīng)了有用的導(dǎo)航指令或直接發(fā)送命令到輪椅上。在自治系統(tǒng)中