可爬楼梯的智能护理轮椅申请书

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形,但仅限于医疗领域,具有操作所需专业性强、体积较大致行动不便等缺点,且在智能操作及解 放人力方面有所不足,因而不并适合普通家庭使用,难以得到普及。
那么,小巧灵活又必不可少的轮椅便成为了智能护理设备最好的承载体与执行体。 但是迄今为止,国内外绝大多数智能轮椅只将视线聚焦于轮椅的自动化运作方面,鲜有人将轮 椅与日常护理结合,于是行动不便的老年人、残障人士的日常自主护理问题便成为轮椅设计上一个 不可规避的漏洞。
三、国内外的研究现状及研究意义:
1、可爬楼梯的智能轮椅的研究现状
自 1986 年英国开始研制第一辆智能轮椅来,许多国家投入较多资金研究智能轮椅。 如美国麻省理工院 WHEELESLEY 项目、法国 VAHM 项目、德国乌尔姆大学 MAID(老年人及残疾人 助动器)项目、西班牙 SIAMO 项目、加拿大AAI 公司TAO 项目、欧盟 TIDE 项目、台湾中正大学电机系LUOSON 项目、我国 863 智能机器人智能轮椅项目及第三军医大学外科研究所项目等。由于各个实验室的目标 及研究方法不尽相同,每种轮椅解决的问题及达到的能力不同。 初期的研究,赋予轮椅的功能一般都是低级控制,如简单的运动、速度控制及避障等。随着机器人控制 技术的发展,移动机器人大量技术用于轮椅,智能轮椅在更现实的基础上,有更 好的交互性、适应性、 自主性 。如:
便于清洗等关键问题。 手动呼叫:对于失能老人及部分残障人士来说难以操作,没有实现真正的智能化。 非智能系统:操作繁琐,安全性能差,一键操作错误时非常危险时刻需要按急停按键。 此外,护理床还具有体积大难以移动,难以自主清理卫生等重大缺陷。 医用防大小便失禁处理器设备如爱馨天使护理床,舒佑康大小便智能护理机等虽已略备基本雏
别研究了系统的模块化和灵活性,设计了分布式构架,也着重开发了人机界面,使用户更易于控 制轮椅。随着项目的发展,整个系统包括一个完整的环境感知及综合子系统、一个高级决策导航与控 制子系统和人机界面个部分,人机界面有五种方式呼吸驱动、用户独有语音识别、头部运动、眼电 法及智能操作杆,大大增加了用户与轮椅交互的方式,使轮椅的功能更为丰富。可是其控制系统 实时性较功耗较大, 续航能力不高, 离真正的实用还有一定距离。 另外,国内轮椅产品基本还在低端层面上,高技术含量的产品特别是个性化产品尚不能满足需 求。而进口的轮椅虽然功能更加稳定和完善,但是价格一般高达十几万甚至上百万,一般家庭经济 上难以承受。 由于研究成果不太成熟,主要停留在研究或者模型上,鲜有转化为实际产品投入市场 的,没有实现产业化。
二、申请书的各项内容,要实事求是,表达要明确、严谨。第一 次出现的缩写词,需注出全称。
三、《项目申请书》要按顺序逐项填写,空缺项要填“无”。要求 一律用 A4 纸双面打印,于左侧装订成册。可网上下载、自行复印或 加页,但格式、内容、大小均须与原件一致。电子版填表字体用小四 号宋体,单倍行距,申请书一式五份交到各学院办公室。
较大,会使乘坐者感到不适。 履带式 履带型爬楼梯的轮椅,比轮组式更加连续的行走方式,传动效率比较高。在上下楼梯的过
程中,轮椅的重心总是沿着与楼梯台阶沿的连线相平行的直线运动,比较平稳,但它最大的不 足是平底行走的阻力较大,运动不灵活,在爬楼梯是履带容易磨损。
多足式 多足式爬楼梯轮椅的主要特点是具有两套或两套以上支承装置,多套支承装置交替支承,以 现上下楼梯的功能。这种机构的爬楼梯过程类似于人上下楼梯的过程,也有人称之为步行式爬楼 梯轮椅,早期的爬楼梯轮椅多采用这种方式,1892 年 Bray 发明的第一台爬楼梯轮椅就采用了这种 方式。在爬楼梯时,先由其中一套支承装置支承,抬高轮椅及另一套支承系统,再水平向前移动, 上一级台阶。然后,由另一套支承装置支承,将前面那套支承装置收回,如此循环,直到爬完整段楼 梯为止,其爬楼梯过程不连续。此种类型的爬楼梯轮椅运动相对比较平稳,但是对控制的要求比较 高,操作比较复杂。 (2)已有的运动传感数据采集系统及避障模式 斯坦福研究院(ski)在 1966 年至 1972 年中研制出第一台自主移动机器人,其目的是研究 应用人工智能技术,在复杂环境下机器人系统的自主推理,规划和控制。七八十年代随着计算 机发展,移动机器人研究又出现了新的高潮,其中运动传感数据采集系统及避障模式是一个重 要问题,世界著名的公司开始研制移动机器人平台。九十年代以来,以研制高水平的环境信息 传感器和信息处理技术,高适应性的引动机器人控制技术,真实环境下的规划技术为标志,开 展了移动机器人根高层次的研究。 而国内在移动机器人的研究上起步较晚,大多数尚处于某个单项研究阶段。中国科学院自 动化自行设计,制造的全方位移动机器人视觉导航系统;哈尔滨工业大学 1996 年研制成功了导 游机器人;2003 年中科院自动化所研制研发了智能 CASIA-I。该移动机器人是集多种传感器, 视觉语音识别等于一体的智能机器人。它无需人的干预,能自主完成运动导航躲避障碍等功能。 2006 年 4 月,沈阳新松机器人自动化股份有限公司研制的我国第一代个人机器人发布,该机器 人通过轮式走行机构和传感器阵列,可在家中自主行走并从容躲避障碍物。无论什么类型的智 能机器人,运动传感数据采集以及避障模式都是一个重点问题也是一个难点问题。而应用于爬 楼梯轮椅的运动传感数据采集以及避障模式也是重要的一环,基础的一环。虽然现在在路径规 划上有成熟的算法,但是存在一定的缺点,爬楼梯的轮椅同样在运动传感数据采集以及避障模 式存在一些问题,数据采集的优化,以及避障模式的灵活程度都需要提高。
项目级 别
项目编 号
大学生创新创业训练计划项目申请 书
(创新训练项目)
项目名称:可爬楼梯的智能护理轮椅
项目负责人:
常益嘉
指导老师:
张海林
所在院系:
通讯工程学院
研究起止时间: 2015 年 11 月 至 2017 年 3 月
西安电子科技大学教务处
二○一五年十月制
填表说明
一、填写申请书前,请先查阅教务处网站关于国家级大学生创新 创业训练项目管理办法及申请通知。
(1) 德国乌尔姆大学在一个商业轮椅基础上研制了轮椅机器人 MAID ,并进行了实地现场表 演,该轮椅机器人在公共场所拥挤有大量乘客的环境中,进行了超过 36 小时的考验,能够自动 识别和判断出行驶的前方是否有行人挡路,或是否可能出现行驶不通的情况,自动采取绕行动作,它 甚至还能够提醒挡路的行人让开道路。此项目得到德国科学技术部的财政支持,据计划,这种智 能轮椅正式面世时,价格会比普通电动轮椅高出约 50%,然而其成本很高,注定了其难以进入 普通家庭,无法更多的为普通老百姓提供援助。 (2)麻省理工智能实验室的智能轮椅威尔斯利,为一半自主式机器人轮椅,配备有计算机控制 和传感器的电动轮椅,还装有一个 Macintosh 笔记本电脑用于人机界面交互。系统由两部分组成, 智能轮椅系统提供低级控制,避障和保证正确的运动方向;用户和轮椅之间的人机界面提供高级控 制。这个智能轮椅允许用户通过三种方式来进行控制:菜单、操纵杆和用户界面。用户界面模式下, 用户和机器之间仅需通过用户眼睛运动来控制轮椅,即用鹰眼系统来进行驱动。但是另外,在 实际应用中智能轮椅实际综合采用了几种方法提高定位系统的精度和可靠性,但精确度离用 户正常使用有一定距离;该智能轮椅功能单一,缺少大数据在医疗平台的运用,未能实现对 老人、对残障人士的护理功能,仍具有很大的发展深入的空间。 (3)西班牙 SIAMO 目标是根据用户的残障程度及特殊需求建造多功能系统。为达到要求,特
人口的加速老龄化使医疗和社会保险系统面临前所未有的压力,高龄老年人的自我照料能力差, 主要由家庭护理,但护理费用高,劳动强度大,护理条件急需改善。各类残疾人和长期卧床老年人 的大量存在,使得助老助残问题正日益成为一个重大的社会问题。
但当前出售的轮椅在功能上受到很大限制,而且不能完全满足老年人和残疾人使用者的需要, 因为他们自身的活动性受到了限制,所以他们的自理性和独立性就受到了严重的影响,所以一种智
晋宇飞:计算机学院大一学生,从初中起学习编程,会写 Pascal、C 语言程序,曾获过信息学 奥林匹克竞赛(Noip)一、二等奖;会使用单片机,有一定的电路设计能力,能独立完成一些电子 制作项目;有网站建设能力,搭建了自己的 VPS 服务器,并建设了自己网站;对路由嵌入式系统 openWRT 有较为深入的了解;对无线电通信有浓厚的兴趣和一定的了解,有 A 类无线电操作执照;对 机械方面有浓厚的兴趣,也有一定的了解;在物联网以及智能设备方面有浓厚兴趣。
E-mail
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益嘉



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团 队 宇航 14006 男 1997052700
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79143491 6
791434916@q q.com
18631708 412
Jinyufei0000 @163.com
2、 国内外护理设施的研究现状: 目前市面上的护理床目前具有的功能及其不足: 起坐功能:绝大多数为折弯强推式起坐功能,容易引起背部脊椎及盆骨损伤。 翻身功能:均为半体翻身功能,不能真正的翻身,容易扭伤,造成骨骼损伤,并且没有自动定
时翻身,仍需护理者干预,并不能实现自主护理。 坐便系统:没有自动清洗功能,仍旧需要护理者照顾护理。并且没有解决异味大、污染多、不
能的可以动的模块化护理轮椅是急切需求的。 那么对于残障人士而言,可爬楼梯的智能护理轮椅不仅可以实现使用者行动方面的自由,还可
以解决使用者的排泄等日常生理问题,使他们摆脱了一直以来面临的困境与心理压力,更能为他们 带来新的自信与对生活的乐观态度。
如今我们正处于智能电子产品的兴盛发展阶段,网络及大数据的应用广泛,自动化技术正在经 历一次巨大的变革,低成本的高速计算机和微型化的感应器已经投入使用。 因此,对现有智能轮椅 的创新是至关重要的。
3、国内外已经成熟的爬楼梯轮椅的结构和避障的模式:
(1)已有的 3 种机械结构 轮组式 轮组式爬楼轮椅直接利用车轮或者类轮转动达到爬坡的目的,通过轮组的翻转来达到上下
楼梯的目的。它的特点是每个轮组依照星形轮的方式进行运动,一般有平地行驶和跨越台阶两 种工作模式。但是,爬楼梯是,个小轮一起绕中心轴公转,翻跨上台阶,速度较慢,重心起伏
二、项目研究背景(可以是已有的基础,与本项目有关的研究积累和已取得的成绩,已具备的 条件,尚缺少的条件及方法等)
项目研究背景
随着世界老龄化进程的加快,而且中国也正进入老龄化社会,全世界 60 岁以上的老年人口已达 到 6 亿左右,人口老龄化已成为世界范围的重大社会问题。
我国 60 岁及其以上老人人口已达 1.32 亿,占全国总人口的 10%,并以年均 3.32%的速度持续增 长。预计到 2016 年,60 岁以上的人口将超过 2 亿,占总人口的 14%,其中老年病患者约有 50%需 要护理服务,照顾老人问题即将成为一个严重的社会问题。按二次人口抽查的数据,目前我国有残 疾人 8000 万人,肢体占所有六类残疾的 35%,四级行动还行,一、二、三级相对不方便;四级大概 占残疾比例 25%,1-3 级合计占 75%左右。
四、《项目申请书》中栏目“一至九”由学生填写,栏目“十至 十二”由教师填写,栏目“十三、十四”由项目负责人所在学院填写。
项目名称
可爬楼梯的智能护理轮椅
项目来源
□导师课题 □自主选题 □竞赛项目 □其它来源
Байду номын сангаас
申请经费(范围 2000-10000 元)
姓 名
项目完成时间


号别
身份证 号码
专业班级
2017 年 3 月 手机
一、项目组成员情况介绍(包括自身具备的知识条件,有何特长、兴趣,参加哪些科技事件创 新活动等)
常益嘉:
支宇航:通讯工程院从初中开始对电子设计充满兴趣,高中时期曾和队友一起自己制作航模遥 控器,并且自己开发了一套无人机实时运动状态回传及分析系统。自学模电数电以及单片机,有 A 类无线电操作执照,熟练掌握各种常用仪器设备,会用 c 语言编程,对基于 arm 的嵌入式 linux 有一 定基础,对 fpga 以及 verilog,图像识别算法有浓厚的兴趣。
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