[发明专利]一种电动轮椅及电动轮椅自动跟随人员的方法

说明书

一种电动轮椅及电动轮椅自动跟随人员的方法，属于智能电子设备技术领域，在传统的电动轮椅结构上增设嵌入式计算机、双目相机及触摸屏，其结构新颖，而电动轮椅自动跟随人员的方法则丰富了现有市场上电动轮椅的功能，特别是将行人检测与双目相机相结合，在室内与室外环境下均可实现准确的二维图像上的人检测与三维空间中的人定位；根据空间位置关系实现了被跟随人员的自动选取；利用三维空间中人移动的连续性可快速确定被跟随的目标人员；采用比例控制器控制轮椅运动完成目标人员跟随，简单可靠。

技术领域

本发明属于智能电子设备技术领域，涉及一种电动轮椅运动控制技术，具体的说是涉及一种电动轮椅及电动轮椅自动跟随人员的方法。

背景技术

老年人口占总人口的比例不断攀升，同时因残疾导致出行不便的人也很多，这使得电动轮椅成为了社会大众的必需品。如何设计出舒适、多功能和智能的电动轮椅是发展趋势。跟随旅行箱、跟随购物车等概念的提出与产品的出现，拓展了人们对于消费产品的功能认知与期望。目前，能自动跟随人员的电动轮椅产品还未出现。如将自动跟随技术应用于电动轮椅，实现自动跟随目标人员(如护工、医生、乘坐者亲人等)，必然会改善轮椅使用者的使用体验。轮椅乘坐者与陪护人员均可以将双手解放出来，陪护人员在对轮椅乘坐者进行自然的路径引导的同时，两者还可以进行面对面交流。

发明内容

本发明的目的是为了丰富电动轮椅的功能，提出一种电动轮椅及电动轮椅自动跟随人员的方法，使得电动轮椅除手动操控外，可将轮椅乘坐者与陪护人员的双手解放出来，陪护人员在对轮椅乘坐者进行自然的路径引导的同时，两者还可以进行面对面交流，可广泛投放于医院、敬老院、公园等地助力出行不便的人。

本发明的技术方案是：一种电动轮椅，包括框架结构、直流电机、电机驱动器、轮椅控制板、电源；其特征在于，所述电动轮椅还由嵌入式计算机、双目相机、触摸屏组成；所述嵌入式计算机安装在所述框架结构的底部，所述双目相机设置在所述轮椅框架上，面向轮椅前方，所述嵌入式计算机与双目相机均通过USB接口连接，所述嵌入式计算机从USB接口采集双目相机的图像数据，USB接口同时为双目相机供电，所述触摸屏设置在轮椅框架上，所述触摸屏与嵌入式计算机通过HDMI接口以及USB接口连接，所述嵌入式计算机通过HDMI接口将显示信号显示在所述触摸屏上，所述触摸屏的触摸信号通过USB接口输入至所述嵌入式计算机中，所述嵌入式计算机和触摸屏均与电源形成供电连接，所述嵌入式计算机与轮椅控制板通过串口连接。

一种电动轮椅自动跟随人员的方法，包括如下步骤：

(1)等待启动跟随

轮椅系统上电后，处于等待状态，直至用户手动启动轮椅跟随功能后，转步骤(2)；

(2)行人检测

针对双目相机采集的彩色图像，采用行人检测算法，得到双目相机视野内所有人的二维图像像素坐标H^I＝{(u₁,v₁),(u₂,v₂),…,(u_N,v_N)}，其中N是检测出的人员的数量，表示图像中的第i个人员，对任一个从双目相机采集的点云中获取双目相机坐标系下的对应的三维空间点进而得到所有人在双目相机坐标系下的三维空间点根据双目相机与轮椅的固定安装位姿关系，转换得到轮椅坐标系下所有人的空间位置设轮椅的中心位置为轮椅坐标系原点，采用右手准则，轮椅前进方向为x轴方向，左侧方向为y轴方向，上方为z轴方向；

(3)目标人员自动选择

设当前时刻为t时刻，步骤(2)中的H^W记为如果为空集，则转步骤(2)，不考虑人的高度，从中自动选择距离轮椅近的人作为被跟随的目标人员

(4)目标人员跟踪