[發(fā)明專利]一種智能輪椅床系統(tǒng)的床椅自動(dòng)對(duì)接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410682694.1
• 申請(qǐng)日: 2014-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104382710A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯濤;原魁;任亞楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): A61G7/05
• 分類號(hào): A61G7/05;A61G5/10
• 代理公司: 北京博維知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11486
• 代理人: 方振昌

1.一種面向智能輪椅床系統(tǒng)的床椅自動(dòng)對(duì)接方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在輔助床體上安裝人工路標(biāo)，在智能輪椅后方安裝用于識(shí)別人工路標(biāo)的視覺(jué)感知系統(tǒng)；

步驟2：通過(guò)視覺(jué)感知系統(tǒng)采集輪椅后部圖像，并進(jìn)行閾值分割和連通域分析，得到圖像中人工路標(biāo)的圖像坐標(biāo)；

步驟3:依據(jù)人工路標(biāo)的圖像坐標(biāo)，通過(guò)智能輪椅的嵌入式上位機(jī)計(jì)算出智能輪椅相對(duì)于人工路標(biāo)的位置和姿態(tài)角；

步驟4：智能輪椅的嵌入式上位機(jī)依據(jù)智能輪椅相對(duì)于人工路標(biāo)的位置和姿態(tài)角，進(jìn)行自動(dòng)對(duì)接路徑規(guī)劃；

步驟5：根據(jù)自動(dòng)對(duì)接路徑規(guī)劃，通過(guò)智能輪椅的嵌入式上位機(jī)設(shè)計(jì)出智能輪椅自動(dòng)對(duì)接運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，采用閉環(huán)控制算法實(shí)現(xiàn)智能輪椅與輔助床體的對(duì)接。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，智能輪椅相對(duì)于人工路標(biāo)的位置和姿態(tài)角的計(jì)算，包括以下步驟：

步驟31：在人工路標(biāo)上建立世界坐標(biāo)系，通過(guò)測(cè)量獲得人工路標(biāo)在世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，標(biāo)定攝像機(jī)內(nèi)參；

步驟32：利用點(diǎn)透視問(wèn)題的解法計(jì)算出攝像機(jī)外參；

步驟32：標(biāo)定攝像機(jī)坐標(biāo)系與智能輪椅坐標(biāo)系之間的單應(yīng)性矩陣，依據(jù)攝像機(jī)外參計(jì)算出智能輪椅在世界坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)角。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對(duì)接運(yùn)動(dòng)步驟包括：

步驟A1：通過(guò)對(duì)人工路標(biāo)的識(shí)別計(jì)算智能輪椅初始位置坐標(biāo)，設(shè)定輔助床體邊緣中心點(diǎn)位置坐標(biāo)后，進(jìn)行路徑規(guī)劃，通過(guò)閉環(huán)控制算法運(yùn)動(dòng)至輔助床體縱向邊緣中心點(diǎn)位置坐標(biāo)處；

步驟A2：構(gòu)建一個(gè)處于對(duì)接狀態(tài)下的虛擬智能輪椅，建立其延輔助床體縱中軸線勻速移出的運(yùn)動(dòng)模型，計(jì)算出移出過(guò)程中各時(shí)刻采集點(diǎn)下智能輪椅的位姿信息；

步驟A3：利用上述的位姿信息計(jì)算智能輪椅當(dāng)前位置和姿態(tài)角的反饋誤差，控制智能輪椅平滑運(yùn)動(dòng)到虛擬智能輪椅移出后的位置坐標(biāo)；

步驟A4：再次通過(guò)對(duì)人工路標(biāo)進(jìn)行識(shí)別計(jì)算智能輪椅當(dāng)前位置坐標(biāo)，消除之前航跡推演導(dǎo)航階段的累積誤差；

步驟A5：進(jìn)行自動(dòng)對(duì)接路徑規(guī)劃，采用閉環(huán)控制算法實(shí)現(xiàn)智能輪椅與輔助床體的對(duì)接。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，人工路標(biāo)設(shè)置于輔助床體床頭正下方。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，人工路標(biāo)由紅外發(fā)光二極管組成。

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，紅外發(fā)光二極管有三個(gè)，分別設(shè)置于一個(gè)邊長(zhǎng)為10cm的等腰直角三角形的頂點(diǎn)。