基于激光SLAM自主导航技术的多功能共享轮椅

共享轮椅可以使老年人和残障人士的生活更加便利。为了实现轮椅智能化的共享使用,创新设计了一种基于激光SLAM导航技术的多功能智能共享轮椅,该轮椅配备有激光雷达传感器,利用Cartographer算法的激光SLAM建图技术,对所在场所环境进行扫描,完成地图构建;基于DWA动态窗口算法,应用多种控制方式来实现智能轮椅的自主导航、自主避障和定位。并用Rviz仿真验证了轮椅的各项功能,实现了轮椅在特定场所环境下使用的可行性和有效性。

智能轮椅嵌入式手势控制系统设计与实现

目前智能轮椅的手势控制系统多基于通用PC机,针对其携带不方便、功耗大、成本高等缺点,设计了一种嵌入式手势控制系统。该系统采用S3C2440为微处理器的ARM9核心板作为硬件平台,Linux操作系统作为软件平台,运用AdaBoost算法和Kalman滤波器实现了手势识别,并利用Qt/Embedded图形开发环境完成了嵌入式人机交互界面的设计。实验证明,该嵌入式手势控制系统能很好地应用在智能轮椅上,平均识别率为95.3%。

一种新的语音端点检测方法及在智能轮椅人机交互中的应用

针对语音端点检测在一般噪音环境下易受影响,且能降低智能轮椅的语音识别率,提出了短时能量与倒谱距离相结合的语音端点检测方法。实验表明,该方法能提高整个语音识别系统的鲁棒性,通过语音识别控制轮椅的5个基本动作(前进、后退、左转、右转、停止)实现了智能轮椅运动的语音控制。

基于人体工效学的轮椅使用者服装的结构研究

分析了轮椅使用者静体特征和动势形态,以工效学为基础,用实验的方法定量分析了轮椅使用者动势形态与服装放松量的关系,得到轮椅服装结构中控制部位与人体的对应关系,建立了女性轮椅者无障碍的连衣裙基样。

一种新型篮球轮椅的结构设计与有限元分析

基于人机工程学的理论对篮球轮椅进行了结构设计,采用了PRO/E软件对篮球轮椅进行三维实体造型,并利用I-DEAS软件对篮球轮椅进行了有限元计算分析,计算结果验证了所设计的篮球轮椅的安全性。

智能轮椅的研究现状与关键技术分析

本文对智能轮椅的国内外研究现状进行了较详细的总结,并对其涉及的关键技术及其应用现状进行了分析。

智能轮椅中人机界面的分类及评估

本文针对目前智能轮椅中已出现的诸如语音交互、头部运动等种类繁多的人机界面进行了归纳整理 ,从人的意识行为和能动性角度提出了一种新的分类方法 ,进而对各类人机界面的适用人群、硬件构成、成本估算以及产业化前景等方面进行了分析。从而有利于人机界面的行业标准的制定 ,也使得开发人员能够迅速定位自己开发产品所需的人机界面。

智能轮椅研究现状及发展趋势

本文对智能轮椅近年来国内外研究工作进行了分析和总结,并讨论了智能轮椅研究中的关键技术,最后简要分析了未来的研究发展趋势。

高龄女子轮椅使用者裤装研究

针对高龄女子轮椅使用者难以找到适体裤装的问题,选取了下肢无器质性病变,长距离才需乘坐轮椅的这部分高龄群体为代表进行研究。在人体测量的基础上,运用SPSS软件对测体数据进行数理统计分析,把握高龄女子轮椅使用者的体型特征与关键尺寸。然后结合特体补正知识,通过分割线与省道的设计,以及纸样的切展与折叠,在立姿裤装的基础上,设计并制作出舒适性、合体性、实用性方面满足穿着要求的坐姿轮椅裤装。

混合Adaboost算法与Kalman滤波的头势人机交互

在基于头势的智能轮椅的人机交互中,头势识别是人机交互的重要研究内容。提出一种新的用于控制智能轮椅的头势识别方法,通过Kalman滤波器预测由Adaboost算法检测到的唇部窗口在下一帧图像可能出现的位置,进行下一帧图像的唇部检测,进而通过唇部窗口的位置与整个检测窗口中一个固定的矩形窗口进行比较确定头势。Kalman滤波器的使用克服了单纯使用Adaboost检测算法检测每一帧待检测窗口时将整个窗口的所有的位置都要搜索的问题,提高了唇部检测时间及检测精度,使智能轮椅在被头势控制过程中运动连续、正确。

基于人机工程学的篮球轮椅设计及仿真

综合分析篮球轮椅残疾人运动员的身心特点,根据百分位人体尺寸值、穿衣修正量、姿势修正量等计算得出篮球轮椅各零部件的相关尺寸;利用Proe软件设计出符合其特点的篮球轮椅三维模型;将建立的三维模型导入到Jack人因仿真环境中,建立第95百分位的中国男性作为运动员,将运动员和篮球轮椅作为一个有机整体,分析运动员在运动姿势下的单手和双手可及区域、舒适度、静态压力;结果表明所设计的篮球轮椅非常切合运动员的需求。

基于数字人机技术的老年肢体残障者轮椅可用性研究

文章运用数字人机技术(ANYBODY软件)将人体模型和轮椅模型相结合进行模拟仿真实验并进行逆向动力学分析,分别改变轮椅大轮与手推轮之间的距离(0.05m、0.07m和0.09m)进行实验,根据实验数据选取人体躯干肌肉最大活跃度和手臂肱二头肌肌肉力两项数据,比较改变距离时两者的变化。结果证明在手与大轮不摩擦的前提下大轮与手推轮之间的距离较小时(0.05m),乘坐人能够更加舒适和省力。

基于人机工程学的网球轮椅设计

针对网球轮椅在宜人性方面存在的问题,应用人机工程学理论设计网球轮椅,从网球轮椅的座椅系统、驱动系统和乘坐舒适性等方面进行设计。采用了PRO/E软件进行三维实体造型,并利用I-DEAS软件对网球轮椅进行了静态强度分析,设计出了操作方便、安全,舒适的网球轮椅。

计算机三维人体模型的参数化几何造型

利用ObjectARX和面向对象技术,开发了一个坐在轮椅上的人体模型的应用程序。轮椅模型和人体模型的生成均实现了参数化。构造人体模型的数据采用国标GB10000-88中国成年人人体尺寸。该模型将用于计算机辅助居室设计和家具设计。

基于导纳控制的轮椅姿态柔顺调节方法研究

针对目前多姿态智能轮椅姿态调节舒适性差且存在安全风险的问题,提出一种基于导纳控制的轮椅多姿态柔顺控制策略.首先,基于人体生物力学,分析和获取了人体姿态调节过程中的舒适姿态及人-座椅面压力分布图.其次,采用DH参数法对轮椅座椅姿态调节机构进行运动学建模,并以此为基础,以位置环为内环反馈,建立人-座椅面压力外环驱动的导纳控制策略.最后,构建了基于CoppeliaSim和MATLAB的可视化仿真,建立轮椅姿态调节机构的URDF模型,采用LuaSocket实现MATLAB和CoppeliaSim间的通信,进行联合仿真.仿真结果表明轮椅在姿态调节过程中,人与座椅面间的压力变化平稳,可以自适应地调整其位姿,使用结束后能及时回到初始位姿,验证了该方案的可行性与有效性.

机器人轮椅用户行为与自主导航动态共享控制方法

机器人轮椅人机交互研究表明长时间采用单一模式交互容易导致用户操作意图误判且稳定性会变差,完全自主模式亦会因用户缺乏控制体验而产生沮丧情绪。针对当前基于人机协作的机器人轮椅交互存在模式间硬切换与缺乏对环境变化的动态调整能力的问题,本文以手势交互控制轮椅为基础,提出一种基于用户行为与自主导航相结合的机器人轮椅动态共享控制方法。首先基于Leap Motion传感器追踪用户掌心坐标,生成用户手势速度指令;其次,基于RPLIDAR A1激光雷达传感器并结合自主导航算法,生成自主导航控制指令;最后基于距离、疲劳及误差等多种约束条件实时更新人-机控制指令权重,实现对机器人轮椅的动态共享控制。实验结果表明,本文所提动态共享控制方法能根据轮椅运行环境与用户操作性能动态调整不同模式间的角色分配,避免了不同模式间的直接硬切换,具有较好的用户体验。

结合增强实境技术的眼控装置研究

增强实境的技术已经广泛地应用到手机终端。然而,许多增强实境的应用在手机终端上效果明显有限[1]。提出一种崭新的终端,能够应用增强实境的服务并且允许使用者通过佩戴一款独特设计的眼镜呈现信息,从而不用手进行操作。本设计不仅仅是一个眼镜,而且能够追踪使用者头部和眼睛的运动情况,与此同时眼镜屏幕上还会呈现其他附加信息。

老年人轻便手动轮椅人机仿真分析及优化设计研究

对市面上现有的某款轻便手动轮椅进行人机仿真分析,将该轮椅的三维模型导入Jack软件人机仿真环境中,对其乘坐人员和操纵人员进行一系列人机分析,发现该轮椅不符合人机工程学的问题,基于分析结果对该轻便手动轮椅进行优化设计,并对优化设计后的轮椅方案再次进行人机仿真分析,验证优化设计方案的合理性。结果显示,优化设计后的轮椅对于乘坐人员表现出更好的舒适性和安全性,可以更好地满足老年用户的需求。

基于人机工程学的智能轮椅设计

轮椅作为辅助工具与人密切相关,必须人性化设计,外观新颖、简洁、安全可靠,体现中国特色文化,提供便利和精神满足。文章将从现有产品调研和问题、智能轮椅的外观和功能设计对轮椅进行新的设计与展望。

轮椅使用者人体尺度测量与居住环境关键节点尺度设计研究

研究团队通过以往调查研究发现,现有居住环境中部分关键节点尺度的轮椅友好性有待提升。本文通过对相关标准法规、科研文献的分析,总结了现有的研究基础,并对103位轮椅使用者的测量数据进行了平均值与中位数统计,提出中位数优先、性别均好性研究原则,结合人体尺度数据,对容膝空间、门窗把手高度、窗台高度等进行基于轮椅使用者需求的尺度研究,并提出相关设计建议。