基于信息融合技术的多传感器智能轮椅避障系统

基于多传感器智能轮椅硬件系统设计论文

基于多传感器智能轮椅的硬件系统设计摘要：高性能低成本的智能轮椅能够大大改善现今的老年人和残疾人使用者生活的质量，能够安全、方便的将使用人送到目的地，在运行过程中，智能轮椅能够接受用户所发出的指令，并按指定的路线行驶，因此在设计中智能轮椅对于环境的感知是必不可少的组成部分，本文主要对智能轮椅环境感知部分的多传感器进行系统构架、组件设计进行分析和阐述。

关键词：智能轮椅；传感器；系统；定位中图分类号：tp273.5 文献标识码：a 文章编号：1007-9599 (2011) 22-0000-01hardware system design based on multi-sensor intelligent wheelchairhao minchai(shijiazhuang vocational college,shijiazhuang 050081,china)abstract:high-performance low-cost intelligent wheelchair can greatly improve today’s elderly and disabled users of the quality of life,safe and convenient to use people to their destination,during operation,the smart wheelchair can accept user issued the directive,according to the designated routes,so the design of intelligent wheelchair in the perception of the environment is an integral part of thispaper,the context-aware intelligent wheelchair part of the multi-sensor system architecture,component design analysis and interpretation.keywords:intelligentwheelchair;sensor;system;positioning一、传感器系统总体结构设计能够实现智能轮椅的总功能主要有：定位系统，环境感知系统、控制系统、驱动系统和人机交互界面等功能。

项目名称基于视觉与触觉仿生交互的智能轮椅

1.项目名称：基于视觉与触觉仿生交互的智能轮椅项目简介：随着人口老龄化的不断加剧，如何利用当前技术提高老年人的生活质量成为当今社会亟待解决的问题。

智能轮椅作为一种新型代步工具由于较强的环境适应性、自主性和友好的人机交互得到了越来越多老年人的青睐。

目前国内外智能轮椅的研究项目多采用了语音控制、手柄控制、触屏控制等交互技术以及自主导航技术。

然而，由于各项生理功能的衰退，老年人的感知、肌肉、思维能力都会有不同程度的减弱。

导致上述交互方式在真实情景中，存在过多的局限。

另一方面，现有的自主导航技术，面对室内复杂的环境以及智能轮椅较大的体积往往也很难发挥作用。

针对上述问题，结合微纳米自动化课题组在柔性电子器件与智能交互方面的研究基础，本项目主要研究内容可概括为三个方面：一是研究一种与轮椅触压交互的控制方式；二是通过差分驱动以及视觉导引的方式实现室内灵活、可靠的导航；三是在完成前两项研究内容的前提下，进一步解决老年人上下困难的问题。

项目的预期目标是能够搭载老年人或残疾人士在复杂的室内环境中实现稳定可靠且容易控制的自主及自动式代步运动，最终通过仿真和实物样机以验证研究结果。

2.项目名称：基于多模态信息融合的智能相机系统项目简介：多模态特征融合方法作为一种新兴的图像处理手段，可以有效解决传统单模态图像易出现目标特征不明显，辨识度较低等问题，在故障诊断、三维重建及恶劣天气下的目标检测等领域中也逐渐成为热点研究话题。

实时有效的环境感知，是机器人在复杂条件下正常工作的基础，目前国内外研究者应用深度学习技术在目标检测等领域上做了很多卓有成效的工作，但大量的研究工作以理想环境为背景，缺乏针对复杂环境下机器人感知算法的讨论，而融合多模态信息，能够有效提升机器人在复杂条件下的环境感知能力。

因此，需要研究智能相机系统，有机融合物体的多模态信息，使其能够仅对物体进行一次采样，即可同时采集到高质量的、同时刻的物体彩色、深度、红外光及偏振光等信息，这也将为后续各类多模态特征融合的应用型研究打下良好的基础。

基于AdaBoost算法的智能轮椅避障研究

得到更为准确的避障路径。
硼
关键词：能轮椅，ｄＢｏｔ法，ａｒＬｅ特征，智Ａａｏｓ算Ｈａ— ｉｋ目标识别
Ａｂｔａｔｓｒｃ
Ａｌｇｏｎｗｉｔｅｔｈｄｅｅｌｐｍｅｃｍｐｕｅｒｍａｐｒｃｓｓｎｇａｐｉａｎｔｈｎｏｖｓａｌｅｏｒｎｈｅｏｂｌｒｏｈｖｏｎｔｏｆｏｔｉｇｅｏｅｉｃａｃｔｙｄｅｃｏｌｇｙ，ｉｕｓｎｓｏｔｍｉｏｂｔｅｎｖｉｔａｄｈａｐｐｌｔｏｏｂｔｃｌｉｅｎｉａｅｔｋｎａｇａｉｏｎｎｔｅｉｉｃａｏｎｆｓａｅｓｄｔｙｒａｅｍｏｅｎｍｏｒａｔｎｉ．ｎｈｓｆｒａｄｅｔｅｔｏｎＩｔｉｐａｒｐｅＡｄａｏｔｇｏｉｍｉｂｏｓａｌｒｈｔｓｕｅｄｏｒｎｅｌｓｆｉｔｌｇｅｎｉｔｗｈｅｃｈｉｂｓａｃｅｒｃｏｉｏａｎｉＶｉｕＣ＋＋６０ｅｌａｒｏｔｌｓｅｇｎｔｎｉｄｎｓａｌ．Ａｄａｂｏｓａｇｉｏｔｌｏｒｈｍｗｉｆｔｇｅｈｔａｉｎｆｔｔｌ．ｔｔｅｒｎｉｇｏｒｈａｏｂｔｃｅｄｅｅｃｉｎ，ｎｄｓａｌｓｔｔａｂｙｓｎｓｒｇａｓｉｅｒｆｒｈｃａｓｆｅ，ｎｄｏｕｉｇｔｏｎｃｌｓｆｏｔｅｌｓｉｒａｄｅｅｃｔｅａｇｅｏｔｃｌｍｅｈｏｆｚｙｉｉｔｔｈｔｒｔｂｓａｅｓｔｏｄｆｕｚｎｅａｌｕｒ

智能轮椅障碍检测系统研究

智能轮椅障碍检测系统研究随着社会的进步和科技的发展，智能轮椅作为一种辅助工具，为行动不便的人提供了更为便捷的出行方式。

然而，在实际使用过程中，智能轮椅面临着各种各样的障碍，如狭窄的通道、不平整的地面和突出的障碍物等。

为了提高智能轮椅的安全性和可靠性，研究人员开始开发智能轮椅障碍检测系统。

智能轮椅障碍检测系统主要通过传感器和算法来实现对周围环境的感知和分析。

传感器可以包括超声波传感器、红外线传感器和摄像头等。

这些传感器能够实时获取周围环境的信息，如距离、高度和形状等，并将其传输到智能轮椅的控制系统中进行处理。

处理过程中使用的算法可以根据传感器获取的数据，判断是否存在障碍物，并根据不同的情况作出相应的反应，如停止、避让或提醒用户。

在智能轮椅障碍检测系统的研究中，需要考虑到不同的环境和使用场景。

例如，在户外环境中，地面可能不平整且存在坡道和台阶等障碍物；而在室内环境中，可能存在狭窄的门道和突出的家具等。

因此，研究人员需要设计适应不同环境的传感器和算法，并进行实验验证其可行性和有效性。

此外，智能轮椅障碍检测系统还需要考虑用户的需求和特殊情况。

例如，对于视力有障碍的用户，可以采用声音或振动等方式进行提醒；对于运动能力有限的用户，可以设计自动避让功能，使智能轮椅能够自动绕过障碍物。

因此，在系统设计和算法开发过程中，需要充分考虑用户的特点和需求，以提高智能轮椅的适用性和人性化。

总之，智能轮椅障碍检测系统的研究对于提高智能轮椅的安全性和可靠性具有重要意义。

通过传感器和算法的应用，智能轮椅能够实时感知周围环境，并作出相应的反应。

未来，随着科技的不断进步和研究的深入，智能轮椅障碍检测系统将会变得更加智能化和人性化，为行动不便的人提供更好的出行体验。

电动轮椅车的智能避障与防碰撞技术研究

电动轮椅车的智能避障与防碰撞技术研究随着科技的不断发展，电动轮椅车作为一种重要的辅助工具，为身体不便的人群提供了更多的独立性和自由度。

然而，由于其在移动过程中存在许多难以预测的因素，如狭窄的通道、障碍物的出现等，使得电动轮椅车的安全性成为一个关键问题。

为了解决这一问题，研究人员一直致力于开发智能避障与防碰撞技术，以确保电动轮椅车的运行安全和用户的人身安全。

在电动轮椅车的智能避障与防碰撞技术研究方面，主要有以下几点内容：传感器技术、信息处理与决策算法、智能控制系统和人机交互设计。

首先，传感器技术是智能避障与防碰撞技术的基础。

常用的传感器包括超声波传感器、红外线传感器、激光雷达和视觉传感器等。

这些传感器可以检测周围环境的障碍物和距离，并将信号传输给信息处理系统进行分析和判断。

其次，信息处理与决策算法是智能避障与防碰撞技术的核心。

通过对传感器所得到的数据进行分析和处理，可以实现对障碍物的识别、距离测量和速度计算等功能。

同时，为了提高系统的鲁棒性和反应速度，研究人员也需要不断改进决策算法，使其能够准确地判断障碍物的位置和运动轨迹，从而实现智能的避障与防碰撞能力。

智能控制系统是电动轮椅车的核心部分，它负责根据传感器的数据和决策算法的分析结果，控制电动轮椅车的运动。

在避障与防碰撞技术中，智能控制系统需要能够实时响应，并根据障碍物的位置和运动状态进行动态调整，以避免碰撞。

最后，人机交互设计是电动轮椅车智能避障与防碰撞技术研究中的重要环节。

通过合理的人机交互设计，可以提高用户对电动轮椅车智能避障与防碰撞技术的接受度和信任度。

例如，可以将传感器数据以声音或震动的形式反馈给用户，使用户能够及时了解周围环境的情况，并控制电动轮椅车的行动。

总之，电动轮椅车的智能避障与防碰撞技术研究是为了提高其安全性和可靠性，使其更好地满足用户的需求。

在这个领域的研究中，传感器技术、信息处理与决策算法、智能控制系统和人机交互设计是关键要素。

多传感器的智能轮椅设计

电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering电子技术Electronic Technology 多传感器的智能轮椅设计赵晓艳高喻达成慧翔李凯丽（山西农业大学信息学院山西省晋中市 030800 ）摘要：本文根据智能轮椅的功能要求及智能化功能，对智能轮椅进行模块化设计，同时对软件系统进行了分析，逐一对各个模块设计原理进行说明。

在开发和研究的过程中，从各个传感器的工作原理和工作方式，做到不同的传感器对其测量盲区进行相互弥补，并利用仿真软件对智能轮椅系统进行了仿真，可以实现代步工具的同时，又可以进行智能躲避障碍做到安全可靠，满足了预期的设计指标。

关键词：多传感器；障碍躲避；单片机控制1绪论我国拥有着世界上最多的老年人口数，面对如此强大的老年人群体，老年人的行动不便尤为突出，为了帮助他们重新走出家门，增加他们的幸福感，随着科学技术的发展和大量的人力物力的大量投入我国的智能轮椅研究正处于稳步上升阶段⑴。

越来越多的医疗器械的企业与科研单位参与其研究中。

未来智能轮椅的发展在人机交互方面和功能的全面性方面智能轮椅让老年人和一些残障人士体验巨大便利。

中国科学院研制的智能轮椅，在具备轮椅基本前进后退转向功能的同时，还可以通过语音来实现人机交互。

本文通过对智能轮椅的研究，轮椅在工作的过程中配合使用者采用多种传感器对四周环境进行信息采集并控制其实现避障的功能。

2系统总体设计由于使用单•传感器所传输的数据得到的信息是比较片面，同时单一传感器的所提供的信息存在-定误差；而智能轮椅要完成帮助用户安全快捷达到目的地的任务，所处的环境信息是十分复杂的，所以在对智能轮椅的硬件部分进行设计时，选择多个传感器监测轮椅周围的障碍物来提高轮椅安全性能。

智能轮椅是在普通轮椅上安装多种传感器以及驱动设备实现行走控制和自主避障功能。

按照轮椅的功能可以对其进行模块化设计：外部环境感知、主控制、动力提供部分以及显示报警。

电动轮椅车动力转向的智能避障与感知技术研究

电动轮椅车动力转向的智能避障与感知技术研究近年来，随着科技的不断发展和人们对生活质量的要求提高，电动轮椅车作为一种重要的辅助工具，得到了越来越多的关注和应用。

然而，对于行动不便的人群而言，使用电动轮椅车在室内外环境中移动依然面临诸多挑战，尤其是在遇到障碍物时的转向问题。

为了解决这一问题，我们需要研究并应用智能避障与感知技术，以提高电动轮椅车的安全性和可用性。

智能避障技术是指电动轮椅车在行驶过程中，能够自动识别并避免与障碍物发生碰撞的技术。

这种技术依靠一系列传感器和算法，不断对周围环境进行监测和分析，通过自主决策调整行进方向，避开障碍物。

对于电动轮椅车而言，智能避障技术尤为重要，可以有效地提高车辆的安全性，并且使用户更加轻松自如地进行移动。

感知技术是智能避障技术的核心组成部分，它能够通过传感器对环境进行实时感知和数据采集。

常用的感知技术包括激光雷达、超声波传感器、红外传感器等。

这些传感器能够感知到周围的障碍物，并将感知到的数据传输给控制系统进行处理。

通过对传感器数据的分析和融合，控制系统可以判断出障碍物的位置、形状、大小等信息，从而决策如何避免碰撞。

在电动轮椅车动力转向方面，智能避障与感知技术起到了至关重要的作用。

传统的电动轮椅车动力转向是由用户通过操纵杆或按钮来控制的，这种方式存在一定的局限性，用户需要具备较高的操作技能，并且在面对复杂环境时易发生错误操作。

而采用智能避障与感知技术后，电动轮椅车可以自动感知到障碍物的位置并作出相应的转向决策，从而实现更加灵活、安全的转向操作。

为了实现智能避障与感知技术，我们需要进行相关研究和开发。

首先，需要选择适合的传感器和感知算法，以确保能够准确感知到周围环境的障碍物。

其次，需要开发相应的控制系统和决策算法，以实现自主避障和转向功能。

在设计控制系统时，需要考虑到用户的个性化需求和行动不便的特殊需求，实现人性化的操作方式和界面。

最后，需要对所开发的系统进行实地测试和验证，以保证其稳定性和可靠性。

智能轮椅避障测距控制系统

由于超声波传感器具有一定的局限性：测波束角过探
大，向性差，方不能提供目标边界信息，一传感器稳定性单
ＢＣ端相连，，按顺序发出选择通道信号，且发送通道与接收
通道一一对应地接通，每一路开关通断时间为１，０ｍｓ如果
不理想，且测量距离上存在盲点。而智能轮椅避障必须对
智Ｄ能／Ａ
— 超波射路－多声发电ｔ．路一匦－－
３路信号线模拟６路Ｉ超
轮椅 — ● 一驱动一６单片 ● ● １胡 ‘
就是找到障碍物的距离和方向。本文采用超声测距系统来
测量障碍物的距离和方向，结果表明：统设计合理，系方案可行，为智能轮椅避障… 打下良好基础。
１智能轮椅测距硬件系统
超波接电・声收路｝一
图１系统总体结构图
ＦｇＯｖｒｌｓｒｔｅｄｉｇａｏｙｔｍｉ１ｅａｌｔｕｃｕｒａｒｍｆｓｓｅ
６１单片机的ＩＢ，Ｏ７ＩＢＯ６ｌＢ，５分别与多路模拟开关的Ａ，Ｏ
摘
要：介绍了一种智能轮椅避障测距系统，出了多路测距系统的结构和超声波传感器的分布，计了给设
避障测距与控制程序，并进行了自主避障与相关实验。实验结果表明：系统测量误差小，以应用于智能可
轮椅避障系统中。关键词：智能轮椅；超声测距；避障
中图分类号：Ｔ２６Ｐ１文献标识码：Ａ文章编号：１０－９８（０８１－００一ｏ００７７２０）０１７２

基于多传感器融合的智能电动轮椅模糊测距控制

1 传感信息采集
数值。相对于其他测距传感器 [2]，超声波不易受磁场、光线的影响。在黑暗、电磁场的不利环境下，仍能探测出透明或漫反射性差的物体，实时反馈信息处理。结合超声波传感器优势，选用 12 个成本低、精度高、体积小的距离传感器模组 PCR20D 按水平方向 360º 视野范围均匀分布在智能轮椅下部分，以减小超声波发射波束角与距离之间的误差变化。 ■■1.2 传感器选型与配置
是高斯噪声向量。假设由摄像头传感器已知障碍物的位置与速度，可利用 kalman 滤波器算法 [4] 对平面内障碍物进行
表2 y的量化等级和模糊集合Bk的关系
量化范围（m）
模糊集Bk
等级
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
-3
y≤-90
1.0 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
-2 -90<y≤-60 0.8 0.9 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0
正右NB 前进ZE 前进ZE 左前PM 左转PB 左后PS 前进ZE 前进ZE 较右NM 前进ZE 左前PM 左前PM 左转PB 左后PS 左后PS 前进ZE 偏右NS 左前PM 左前PM 左转PB 左转PB 左转PB 左后PS 左后PS 正常ZE 左前PM 左转PB 左转PB 左转PB 右转NB 右转NB 右后NS 偏左PS 右前NM 右前NM 右转NB 右转NB 右转NB 右后NS 右后NS 较左PM 前进ZE 右前NM 右前NM 右转NB 右后NS 右后NS 前进ZE 正左PB 前进ZE 前进ZE 右前NM 右转NB 右后NS 前进ZE 前进ZE
距离形成三角关系的测量，如图 1 所示。通过其输出就可以估算整个周围环境的深度信息，深度信息可以帮助判断障碍物领域及安全领域，预测障碍物的运动轨迹并执行智能轮椅的下一步路线。

基于多数据融合的智能定位传感器避障算法研究

基于多数据融合的智能定位传感器避障算法研究
李永杰
【期刊名称】《自动化与仪表》
【年(卷),期】2023(38)1
【摘要】在智能定位传感器内增加避障算法,可使机器人拥有自动躲避障碍的能力,该文基于多数据融合设计智能定位传感器避障算法。

设置激光雷达测距和超声波测距作为多传感器障碍检测的方法,获取机器人当前位置与障碍点坐标的相对几何关系,计算机器人与障碍点位置的距离,定位路面障碍点,对2种传感器收集到的数据进行多元障碍定位信息的加权融合。

设置智能机器人避障轨迹目标函数以及约束条件,设计机器人避障算法,得到基于定位传感器的机器人避障方法。

实验结果表明,在简单环境及复杂环境下机器人均未与障碍物相撞。

在运行轨迹中随机放置障碍物,机器人能够及时完成运行轨迹的变化。

由此可见,该避障算法具备较好的应用前景,可应用于各种智能机器人中。

【总页数】5页(P48-52)
【作者】李永杰
【作者单位】常州工业职业技术学院智能控制学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN06
【相关文献】
1.基于传感器信息融合的智能小车避障设计
2.基于信息融合技术的多传感器智能轮椅避障系统
3.基于多传感器数据融合的智能小车避障的研究
4.基于多传感器信息融合的智能小车避障
5.基于多传感器信息融合的自主跟随定位及避障方法
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