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基本信息
- 項目名稱：
- 全景圖像和3G通信技術(shù)在殘疾人遠程監(jiān)護中的研究和應(yīng)用
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 目前，市場上的輪椅大多是普通的手動輪椅和電動智能輪椅，通常殘疾人乘坐其外出需要相關(guān)人員的陪同，這很大程度上就限制了殘疾人的出行。基于此類問題，我們以殘疾人輪椅為載體設(shè)計了一套殘疾人遠程監(jiān)護系統(tǒng)。 該系統(tǒng)實現(xiàn)了輪椅本身的語音識別、手勢識別、自主避障和語音遠程通信等功能，真正做到了殘疾人輪椅的智能遠程監(jiān)護，具有一定的創(chuàng)新性和實用性，市場應(yīng)用前景非常廣闊，具有很好的推廣價值。
- 詳細介紹：
- 針對殘疾人的獨自出行和肢體操作困難問題，本文提出了一種殘疾人遠程監(jiān)護系統(tǒng)的設(shè)計方案。該系統(tǒng)主要包括人機交互、環(huán)境感知、語音控制和遠程監(jiān)護四大部分。本作品最終以FPGA開發(fā)板（EP2C70F672C6）為核心設(shè)計平臺，采用Verilog HDL語言為系統(tǒng)開發(fā)語言，應(yīng)用3G通信技術(shù)實現(xiàn)遠端控制。首先，對全景攝像頭進來的現(xiàn)場圖像實時進行采集，并通過3G網(wǎng)絡(luò)無線傳送至手機或PC機上顯示；其次，根據(jù)顯示到手機或PC機上的圖像進行現(xiàn)場反饋，控制智能輪椅執(zhí)行相應(yīng)的動作。另外，需要對輪椅編寫一個語音識別程序，我們暫時可通過訓(xùn)練只識別特定的語言。由于這個系統(tǒng)中會用到各種各樣的傳感器，因此需要專門做一個傳感器接口擴展電路。經(jīng)過軟件仿真和系統(tǒng)硬件測試，我們實現(xiàn)了系統(tǒng)的所有的基本功能，測試效果良好，性能穩(wěn)定，具有一定的實用性，基本上能夠滿足廣大殘疾用戶的要求。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 隨著社會的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，殘疾人的生活也受到了廣泛的關(guān)注，尤其是那些肢體殘疾的人的安全出行顯得尤為重要。通常殘疾人乘坐輪椅外出需要其家人或陪護人員的陪同，這在很大程度上就制約了殘疾人的出行自由?；诖祟悊栴}，我們以殘疾人輪椅為載體設(shè)計了一套殘疾人遠程監(jiān)護系統(tǒng)。這是我們針對全景圖像和3G通信技術(shù)的一項應(yīng)用創(chuàng)新。 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)：該系統(tǒng)采用全景攝像頭實時觀測殘疾人的狀況及輪椅周圍的環(huán)境，通過3G網(wǎng)絡(luò)傳送至手機或PC機上，實現(xiàn)殘疾人的遠程監(jiān)護和遠程協(xié)助。我們可以不必親自陪護殘疾人而隨時隨地了解殘疾人的動向，并實時的通過語音等遠程協(xié)助殘疾人在戶外活動。全景攝像頭可監(jiān)測范圍為10到15米，3G網(wǎng)絡(luò)可支持移動公司的TD-SCDMA和聯(lián)通公司的WCDMA技術(shù)，覆蓋范圍廣。本系統(tǒng)工作穩(wěn)定，性能安全可靠。
科學(xué)性、先進性
- 隨著計算機技術(shù)的日臻完善，特別是低成本的高速計算機以及微型化的感應(yīng)器的投入使用，自動控制技術(shù)如今正經(jīng)歷著一次巨大的變革。當(dāng)前國內(nèi)生產(chǎn)的輪椅大多是手動輪椅及電動輪椅。這種電動輪椅雖然使用方便，但功能單一，僅能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的運動控制。對于一些特殊的殘疾人來說，這種輪椅操作起來還是很不方便。因此，殘疾人乘坐輪椅很多時候還是需要家人的陪護。本系統(tǒng)借鑒了中型組機器人的相關(guān)技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)語音識別、GPS定位和簡單的避障功能，而且還能通過3G網(wǎng)絡(luò)進行遠程監(jiān)護和遠程協(xié)助。本系統(tǒng)創(chuàng)新性地首先在輪椅上使用了全景攝像頭實現(xiàn)遠程監(jiān)護和遠程協(xié)助功能。全景攝像頭具有先天性的優(yōu)勢，安裝在輪椅上能夠?qū)喴沃車膱D像實現(xiàn)360度無盲點實時監(jiān)測；3G網(wǎng)絡(luò)是時下最新的遠程通信技術(shù)，采用這項技術(shù)實現(xiàn)遠端控制性能穩(wěn)定、可靠性高。通過查閱相關(guān)資料和對智能輪椅市場的了解，我們發(fā)現(xiàn)目前在國內(nèi)外幾乎還沒有人將這項技術(shù)應(yīng)用于關(guān)愛殘疾人這一方面。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 以該作品為設(shè)計思路的中型組機器人在2010年中國機器人大賽暨RoboCup公開賽中榮獲全國二等獎； 以該作品為研究平臺的論文《中型組機器人運動控制系統(tǒng)的FPGA設(shè)計》于2010年7月發(fā)表在《現(xiàn)代電子技術(shù)》第14期。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 未轉(zhuǎn)讓任何技術(shù)
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 本系統(tǒng)創(chuàng)新點在于將全景攝像頭應(yīng)用在輪椅上，采用3G通信技術(shù)將其實時采集到的現(xiàn)場圖像傳送至后臺，通過GPS定位、語音等識別功能真正實現(xiàn)了對殘疾人的智能遠程監(jiān)護，能夠讓家人或陪護人員隨時隨地了解殘疾人的動向，大大方便了殘疾人的出行，同時也解除了其家人或陪護人員的擔(dān)心。在當(dāng)今社會，殘疾人將受到越來越多的關(guān)愛，該作品解決了國內(nèi)關(guān)于智能輪椅的一項關(guān)鍵應(yīng)用，具有很好的實用性和創(chuàng)新性。本系統(tǒng)的應(yīng)用前景非常廣闊，具有良好的市場推廣價值，可廣泛應(yīng)用于大型醫(yī)院、精神病院、敬養(yǎng)老院和殘疾人家庭，同時也可作為教學(xué)研究等使用。
同類課題研究水平概述
- 據(jù)不完全統(tǒng)計，中國現(xiàn)有殘疾人8300多萬，涉及2.6億多個家庭。其中肢體殘疾人2000多萬，隨著經(jīng)濟水平的不斷提高，這類人群已不再局限于手動輪椅、拐杖的服務(wù)，為殘疾人提供功能更加先進的產(chǎn)品也逐漸成為市場的一大挑戰(zhàn)。 但是，現(xiàn)在國內(nèi)市場上技術(shù)比較先進的智能輪椅不僅價格非常昂貴，而且功能也相對比較簡單。他們大多是在普通輪椅的基礎(chǔ)上增加了控制輪椅前進、后退、轉(zhuǎn)向和停止等的運動控制。雖然在一定程度上方便了殘疾人，但是沒有從根本上解決殘疾人的獨自出行的問題。為了安全起見，殘疾人出行一般還是需要其家人或相關(guān)陪護人員的陪同。 另外，通過查閱相關(guān)文獻資料我們發(fā)現(xiàn)，國外的智能輪椅研究較國內(nèi)起步較早，而且在結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和靈活性上也較為先進，如美國麻省理工學(xué)院wheelesley項目，法國VAHM項目，德國烏爾姆大學(xué)MAID項目，西班牙SIAMO項目，加拿大AAI公司TAO項目，歐盟TIDE項目等。但是，他們中的絕大多數(shù)都將精力集中在研究智能輪椅的機械結(jié)構(gòu)、路徑規(guī)劃、自動避障、語音識別等模態(tài)控制方面，而幾乎沒有將全景圖像和最新的3G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于智能輪椅的遠程監(jiān)護方面的研究，沒有做到真正的智能化控制。 我們針對殘疾人獨自出行不便而設(shè)計了一款殘疾人遠程監(jiān)護系統(tǒng)。它采用的是全景攝像頭，能夠360度無盲點實時監(jiān)測輪椅周圍的環(huán)境，通過3G通信技術(shù)實現(xiàn)遠程監(jiān)護和遠程協(xié)助，而且具備語音識別、GPS定位、自動避障等功能。這款殘疾人遠程監(jiān)護系統(tǒng)是將全景圖像和3G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于智能輪椅的一項創(chuàng)新，它工作穩(wěn)定，可靠性高，能夠很好的滿足廣大殘疾人的要求，具有廣泛的應(yīng)用前景。根據(jù)《中國市場調(diào)查研究中心》發(fā)布的報告稱，當(dāng)前擁有輪椅的殘疾人只有1/3。盡管輪椅的產(chǎn)量基本上每年都保持著10%左右的增長率，但是中國輪椅的需求還是有些供不應(yīng)求。因此，它的市場推廣價值非常大。
