基于坐姿及多傳感融合的智能輪椅控制.pdf

1、智能輪椅隸屬于服務(wù)機(jī)器人家族，其研究意義在于幫助行動(dòng)有障礙的老人或殘障人士更好地融入社會，提高他們的生活質(zhì)量。隨著機(jī)器人技術(shù)、嵌入式技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域的發(fā)展，智能輪椅的研究借鑒、吸收了多種技術(shù)，如多傳感信息融合、模式識別等。其性能不斷提高，功能也愈加多樣與強(qiáng)大。本文綜合分析了國內(nèi)外智能輪椅研究現(xiàn)狀與相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，在此基礎(chǔ)上研究了基于使用者坐姿的智能輪椅控制，提出了一種用支持向量機(jī)處理壓力傳感器數(shù)據(jù)的坐姿檢測方法;并對多傳感信息融合進(jìn)

2、行了研究，最后基于Android平臺設(shè)計(jì)了人機(jī)交互接口。
　　本文首先從功能性角度，對輪椅的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化剖析，設(shè)計(jì)了障礙物測距、坐姿檢測等功能模塊。提出了一種基于高斯核支持向量機(jī)的坐姿識別方法。首先采用Tekscan分布式膜片壓力傳感器對輪椅座椅及靠背的壓力分布進(jìn)行檢測，并用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法得出壓力敏感點(diǎn)分布，為安裝低成本的壓力傳感器提供科學(xué)依據(jù)，使得壓力傳感器數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確;提取坐姿特征后，用基于高斯徑向基核函數(shù)SVM算法學(xué)習(xí)壓力

3、數(shù)據(jù)，能有效識別使用者坐姿。
　　研究了用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對多傳感器信息進(jìn)行融合，使用了方位分區(qū)算法對超聲波傳感器信息進(jìn)行了預(yù)處理，并將距離信息模糊化。采用L-M優(yōu)化算法對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練提高了收斂速度。訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能有效分辨障礙物類別。
　　在坐姿識別與基于多傳感信息的環(huán)境類別分類基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了三維模糊控制器，輪椅能夠根據(jù)使用者坐姿及障礙物環(huán)境類別自主避障;最后開發(fā)了基于Android平臺的輪椅操作方式，使得人機(jī)交互接口