基本信息
- 项目名称：
- 全景图像和3G通信技术在残疾人远程监护中的研究和应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 目前，市场上的轮椅大多是普通的手动轮椅和电动智能轮椅，通常残疾人乘坐其外出需要相关人员的陪同，这很大程度上就限制了残疾人的出行。基于此类问题，我们以残疾人轮椅为载体设计了一套残疾人远程监护系统。 该系统实现了轮椅本身的语音识别、手势识别、自主避障和语音远程通信等功能，真正做到了残疾人轮椅的智能远程监护，具有一定的创新性和实用性，市场应用前景非常广阔，具有很好的推广价值。
- 详细介绍：
- 针对残疾人的独自出行和肢体操作困难问题，本文提出了一种残疾人远程监护系统的设计方案。该系统主要包括人机交互、环境感知、语音控制和远程监护四大部分。本作品最终以FPGA开发板（EP2C70F672C6）为核心设计平台，采用Verilog HDL语言为系统开发语言，应用3G通信技术实现远端控制。首先，对全景摄像头进来的现场图像实时进行采集，并通过3G网络无线传送至手机或PC机上显示；其次，根据显示到手机或PC机上的图像进行现场反馈，控制智能轮椅执行相应的动作。另外，需要对轮椅编写一个语音识别程序，我们暂时可通过训练只识别特定的语言。由于这个系统中会用到各种各样的传感器，因此需要专门做一个传感器接口扩展电路。经过软件仿真和系统硬件测试，我们实现了系统的所有的基本功能，测试效果良好，性能稳定，具有一定的实用性，基本上能够满足广大残疾用户的要求。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 随着社会的不断发展和人们生活水平的不断提高，残疾人的生活也受到了广泛的关注，尤其是那些肢体残疾的人的安全出行显得尤为重要。通常残疾人乘坐轮椅外出需要其家人或陪护人员的陪同，这在很大程度上就制约了残疾人的出行自由。基于此类问题，我们以残疾人轮椅为载体设计了一套残疾人远程监护系统。这是我们针对全景图像和3G通信技术的一项应用创新。 技术关键和主要技术指标：该系统采用全景摄像头实时观测残疾人的状况及轮椅周围的环境，通过3G网络传送至手机或PC机上，实现残疾人的远程监护和远程协助。我们可以不必亲自陪护残疾人而随时随地了解残疾人的动向，并实时的通过语音等远程协助残疾人在户外活动。全景摄像头可监测范围为10到15米，3G网络可支持移动公司的TD-SCDMA和联通公司的WCDMA技术，覆盖范围广。本系统工作稳定，性能安全可靠。
科学性、先进性
- 随着计算机技术的日臻完善，特别是低成本的高速计算机以及微型化的感应器的投入使用，自动控制技术如今正经历着一次巨大的变革。当前国内生产的轮椅大多是手动轮椅及电动轮椅。这种电动轮椅虽然使用方便，但功能单一，仅能够实现简单的运动控制。对于一些特殊的残疾人来说，这种轮椅操作起来还是很不方便。因此，残疾人乘坐轮椅很多时候还是需要家人的陪护。本系统借鉴了中型组机器人的相关技术，不仅能够实现语音识别、GPS定位和简单的避障功能，而且还能通过3G网络进行远程监护和远程协助。本系统创新性地首先在轮椅上使用了全景摄像头实现远程监护和远程协助功能。全景摄像头具有先天性的优势，安装在轮椅上能够对轮椅周围的图像实现360度无盲点实时监测；3G网络是时下最新的远程通信技术，采用这项技术实现远端控制性能稳定、可靠性高。通过查阅相关资料和对智能轮椅市场的了解，我们发现目前在国内外几乎还没有人将这项技术应用于关爱残疾人这一方面。
获奖情况及鉴定结果
- 以该作品为设计思路的中型组机器人在2010年中国机器人大赛暨RoboCup公开赛中荣获全国二等奖； 以该作品为研究平台的论文《中型组机器人运动控制系统的FPGA设计》于2010年7月发表在《现代电子技术》第14期。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 未转让任何技术
作品可展示的形式
- 实物、产品 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本系统创新点在于将全景摄像头应用在轮椅上，采用3G通信技术将其实时采集到的现场图像传送至后台，通过GPS定位、语音等识别功能真正实现了对残疾人的智能远程监护，能够让家人或陪护人员随时随地了解残疾人的动向，大大方便了残疾人的出行，同时也解除了其家人或陪护人员的担心。在当今社会，残疾人将受到越来越多的关爱，该作品解决了国内关于智能轮椅的一项关键应用，具有很好的实用性和创新性。本系统的应用前景非常广阔，具有良好的市场推广价值，可广泛应用于大型医院、精神病院、敬养老院和残疾人家庭，同时也可作为教学研究等使用。
同类课题研究水平概述
- 据不完全统计，中国现有残疾人8300多万，涉及2.6亿多个家庭。其中肢体残疾人2000多万，随着经济水平的不断提高，这类人群已不再局限于手动轮椅、拐杖的服务，为残疾人提供功能更加先进的产品也逐渐成为市场的一大挑战。 但是，现在国内市场上技术比较先进的智能轮椅不仅价格非常昂贵，而且功能也相对比较简单。他们大多是在普通轮椅的基础上增加了控制轮椅前进、后退、转向和停止等的运动控制。虽然在一定程度上方便了残疾人，但是没有从根本上解决残疾人的独自出行的问题。为了安全起见，残疾人出行一般还是需要其家人或相关陪护人员的陪同。 另外，通过查阅相关文献资料我们发现，国外的智能轮椅研究较国内起步较早，而且在结构的复杂性和灵活性上也较为先进，如美国麻省理工学院wheelesley项目，法国VAHM项目，德国乌尔姆大学MAID项目，西班牙SIAMO项目，加拿大AAI公司TAO项目，欧盟TIDE项目等。但是，他们中的绝大多数都将精力集中在研究智能轮椅的机械结构、路径规划、自动避障、语音识别等模态控制方面，而几乎没有将全景图像和最新的3G网络应用于智能轮椅的远程监护方面的研究，没有做到真正的智能化控制。 我们针对残疾人独自出行不便而设计了一款残疾人远程监护系统。它采用的是全景摄像头，能够360度无盲点实时监测轮椅周围的环境，通过3G通信技术实现远程监护和远程协助，而且具备语音识别、GPS定位、自动避障等功能。这款残疾人远程监护系统是将全景图像和3G网络应用于智能轮椅的一项创新，它工作稳定，可靠性高，能够很好的满足广大残疾人的要求，具有广泛的应用前景。根据《中国市场调查研究中心》发布的报告称，当前拥有轮椅的残疾人只有1/3。尽管轮椅的产量基本上每年都保持着10%左右的增长率，但是中国轮椅的需求还是有些供不应求。因此，它的市场推广价值非常大。
