作者/ 马忠超 哈尔滨工业大学 中电54所通讯网信息传输与分发技能要点实验室(黑龙江 哈尔滨 150001)
摘要：本套才智轮椅体系首要处理行动不便者的自在出行和安全出行问题。体系能够经过脑电波结合头部细微动作操控运动，且交融了遥控和跟从移动功用。体系还具有主动避障功用，以避免用户的误操作导致磕碰等风险产生。在移动进程中，体系会实时上传当时方位、振奋度以及心率等信息到服务器保存，用户亲属能够经过手机微信、APP或网站拜访这些数据，然后辅佐用户的健康护理作业。本体系还包含风险主动报警功用，在用户跌倒时及时地经过短信向其亲属报警。
导言
截止2014年末，我国60岁及以上的晚年人占我国人口总数15.5%，抵达了2.12亿;65岁及以上晚年人占人口总数10.1%，抵达了1.37亿。失能及半失能晚年人近4000万。依据联合国猜测，从1999年至2020年，国际老龄人口的均匀增速约为2.5%，而我国人口的老龄化速度远高于国际均匀水平，约为3.3%。在某些大城市，例如北京、上海等，晚年人的份额现已挨近五分之一。别的，我国还有近6000万的肢体残疾人，其间很大一部分不得不凭借轮椅才能够正常日子。跟着社会的开展，晚年人和残疾人的日子受到了越来越多的重视。近年来，我国轮椅商场坚持高速安稳的开展，可是产品结构单一，绝大部分产品是价格较低的一般轮椅，高端轮椅首要依托进口。我国在智能轮椅的研制方面较西方发达国家晚，现在仍处于前期的研制阶段，间隔批量生产还有很长的路要走。
1 体系规划
1.1 全体计划
本体系的全体功用如图1所示。运用者在轮椅上经过脑电波结合细微动作、遥控或许跟从的办法操控轮椅移动，轮椅上的通讯模块在后台主动上传运用者的地理方位、心率信息以及其脑电波反映出来的心情状况。当检测到用户跌倒时，经过短信告诉其家人敏捷赶到当时地址，撤退时，遇到障碍物中止运动。云服务器保存用户的出行轨道、运动进程中的心情以及心率状况，运用者家族能够随时随地上网查询。
体系首要分为三个模块，分别是轮椅、云服务器和手机/PC。各个模块的介绍如下：
轮椅：轮椅由一个检测脑电波和捕捉动作的帽子以及智能轮椅组成，智能轮椅能够挑选运用头控、遥控或许跟从的办法来操控。轮椅在出行进程中会剖析用户的脑电波心情状况，实时上传用户的心情、心率和当时方位信息，假如发现用户跌倒则主动报警。在轮椅的后侧设备有主动避障的设备，避免用户的过错操作形成磕碰。
云服务器：云服务器首要用于用户数据的存储和办理。亲属能够查询用户当时以及前史出行状况，包含方位、心率和心情信息。
客户端：手机或电脑可用于阅读服务器保存数据。别的当用户跌倒时会收到报警短信。
本体系的主控芯片选用TI的MSP430F5438芯片，运用8M晶振即可满意体系的要求;GPRS模块选用SIM900A，不光能够发送短信，还能够进行网络通讯;GPS模块用于实时检测用户的出行方位，运用ATK-NEO-6M模块完成，定位精度3米;脑电传感器选用NeuroSky公司的ThinkGear芯片，能够准确地捕捉到脑电波，并转化为数字信号;心率传感器选用pulsesensor模块，运用光%&&&&&%积法丈量脉息，具有办法简略、佩带便利、可靠性高级特色;超声波测距模块运用HC-SR04，功用安稳，测距精度为3毫米;遥控选用PT2262/2272无线发射接纳模块，该模块常用于无线遥控开关、车库门等;服务器端运用云服务器，不光安稳性好，而且能够削减保护的本钱;运用者的亲属能够经过阅读器、微信大众号以及手机APP拜访服务器中的数据;轮椅与服务器的通讯选用HTTP协议。详细框图如图2所示。
1.2 部分功用模块简介
MSP430处理器：该处理器是由美国德州仪器推出的超低功耗、具有精简指令集的处理器。本体系中运用的430F5xx系列具有I2C、UART、SPI、DMA、TIMER等外设。
ThinkGear传感器：该传感器运用干电极检测脑电信号，因而佩带便利。收集到脑电波后进行数字化，并经过串口输出。采样的频率为512Hz。
SIM900A模块：该模块能够经过AT指令进行装备，不光能够收发短信，拨打电话，还能够运用HTTP协议衔接网络。
ATK-NEO-6M模块：该模块运用u-center软件装备，装备后的数据保存在EEPROM，因而掉电后无需重新装备。
新浪云服务器(SAE)：SAE支撑多种语言，包含本体系运用的PHP，还具有MySQL数据库以及Storage等功用。
2 体系完成及外观
2.1 轮椅
轮椅由两个部分组成：轮椅及其配套的帽子。其功用和外观如图3所示。其间帽子用于脑电波的收集、剖析以及动作的捕捉。帽子与轮椅之间经过蓝牙传送数据。轮椅有跟从、遥控、头控、避障、主动报警、心率检测、主动定位、心情剖析和数据上传等功用。
轮椅在发动运转进程中能够随时挑选头控、跟从、遥控三种操控办法之一。头控办法首要适用于双腿和双手都不太灵敏的用户，或许出行进程中期望解放双手的用户。遥控办法首要适用于需求准确操作轮椅的场合，例如进出电梯等。当用户有亲属在身边，则能够挑选跟从办法，轮椅会主动地跟从周围的亲属进行运动。当挑选头控办法时，用户有必要戴上配套的帽子才能让轮椅作业，而且只要脑电波信号质量抵达必定程度后才能够操控轮椅。假如出行进程中帽子坠落则轮椅会主动确定，避免产生风险。
2.2 服务器
本体系的服务器端选用SAE服务器，经过HTML+PHP +JavaScript+MySQL构建，保存轮椅上传的各项信息，并供给阅读器接口、APP接口和微信大众号接口。
经过阅读器拜访数据需求登录，然后能够以图表和地图的办法检查该用户出行的各项信息。网站默许显现用户最新定位的20个地址，用于制作用户的出行轨道，也能够挑选检查前史信息。微信大众号和APP供给了愈加便利快捷的查询办法。微信大众号能够经过发送“方位”指令检查用户的方位信息，可是因为微信约束只能发送20个数据点的信息，当亲属想要寻觅用户时，能够经过发送“地图”检查用户的当时方位，并显现抵达该处的最短途径。发送“心情”能够检查用户的心情信息，别的还能够经过微信大众号获取轮椅的运用协助。手机APP功用与网站相似，不再赘述。以上三种办法查询的界面如图4所示。
2.3 模仿套件
轮椅的操控用到脑电波，因而用户前期需求进行练习，不然或许导致过错的操控操作。为此咱们开发了辅佐产品及其对应的软件，用于辅佐新用户的练习。该产品能够彻底模仿对轮椅的操控功用，其功用框图和外观如图5所示。
2.4 终究产品
终究产品外观如图6所示。
3 后续开发
后续将持续增强体系的安稳性，优化网页界面，添加便于团体用户会集办理轮椅的云端服务。
参考文献：
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本文来源于我国科技期刊《电子产品国际》2016年第11期第42页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
