本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域和人工智能領(lǐng)域，具體涉及到一種輪椅坐位適配蹲式馬桶的方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著智能輪椅的普及，越來越多的下肢肢體運動障礙患者有了更多的重返社會活動的機會。但是，患者居家的日常生活仍受到很大限制，需要受人協(xié)助。并且，如遇到如廁需求，一般情況下電動智能輪椅僅在下方設(shè)置便盆，清潔困難，衛(wèi)生狀況差，且無法滿足隱私需求，進一步影響患者的認(rèn)知功能和后續(xù)生活質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明主要解決輪椅用戶如何實現(xiàn)坐位下安全方便的滿足蹲式馬桶的如廁需求的問題，本發(fā)明公開了一種輪椅坐位適配蹲式馬桶的方法和裝置。

2、本發(fā)明實施例第一方面，公開了一種輪椅坐位適配蹲式馬桶的裝置，包括：輪椅傳輸模塊、輔助定位模塊、輪椅角度測量控制模塊、遙控模塊、輪椅運動控制模塊；

3、所述遙控模塊，與所述輔助定位模塊和所述輪椅運動控制模塊分別連接，用于采集得到用戶的如廁指令和完畢指令，對所述輔助定位模塊和輪椅運動控制模塊進行控制；

4、所述輔助定位模塊，用于獲取得到輪椅的位置信息；

5、所述輪椅角度測量控制模塊，用于測量得到輪椅輪子的角度信息，對輪椅輪子的角度信息進行控制；

6、所述輪椅傳輸模塊，與所述遙控模塊連接，用于將輪椅傳輸至預(yù)設(shè)地點，對輪椅進行固定；

7、所述輪椅運動控制模塊，與所述輔助定位模塊連接，用于驅(qū)動輪椅前進至目標(biāo)位置。

8、所述輪椅傳輸模塊，包括直線傳送履帶、彎曲傳送履帶、履帶對接單元、蹲式馬桶傳送履帶；

9、所述履帶對接單元，用于將不同類型的傳送履帶連接在一起；

10、所述蹲式馬桶傳送履帶、直線傳送履帶和彎曲傳送履帶，均包括電機和傳送履帶；

11、所述蹲式馬桶傳送履帶，設(shè)置有輪椅固定裝置，所述輪椅固定裝置用于對輪椅進行固定。

12、所述輪椅角度測量控制模塊，包括第一測距模塊、第二測距模塊、第三測距模塊、角度測量模塊、角度控制電機；

13、所述第一測距模塊，安裝于輪椅的第一輪子的輪圈的靠近輪胎的位置；

14、所述第二測距模塊，安裝于輪椅的第二輪子的輪圈的靠近輪胎的位置；

15、所述第三測距模塊，安裝于輪椅的第一輪子和第二輪子的連接軸的中間位置，與所述第一測距模塊和第二測距模塊分別配合，分別測量得到第三測距模塊與所述第一測距模塊和第二測距模塊的距離值a1和a2；

16、所述角度測量模塊，用于對所述距離值a1和a2進行計算處理，得到輪子的角度值；

17、所述角度控制電機，用于根據(jù)所述輪子的角度值，控制輪子方向與傳送履帶前進方向相一致。

18、所述輔助定位模塊，包括若干個信號發(fā)射單元、信號接收定位單元、圖像采集單元、融合定位單元；所述信號發(fā)射單元，用于發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)定位信號；

19、所述信號接收定位單元，用于接收得到標(biāo)準(zhǔn)定位信號，對所述接收得到的標(biāo)準(zhǔn)定位信號進行處理，得到第一位置信息；

20、所述圖像采集單元，安裝于所述輪椅的前部和后部，用于采集得到輪椅的前部和后部的圖像信息；

21、所述融合定位單元，用于對所述圖像信息和第一位置信息進行融合定位處理，得到融合位置信息。

22、所述接收得到標(biāo)準(zhǔn)定位信號，對所述接收得到的標(biāo)準(zhǔn)定位信號進行處理，得到第一位置信息，包括：

23、所述信號接收定位單元，包括傳感器陣和定位子單元；傳感器陣包括n個傳感器，n＝3n+1，n為大于等于1的正整數(shù)；

24、利用所述傳感器陣，分別接收得到所述標(biāo)準(zhǔn)定位信號對應(yīng)的接收信號；

25、利用所述定位子單元，對所述傳感器陣的接收信號進行定位處理，得到第一位置信息。

26、所述對所述傳感器陣的接收信號進行定位處理，得到第一位置信息，包括：

27、利用所述傳感器陣的所有傳感器的位置，構(gòu)成一個均勻線性空間十字陣陣列；基于均勻線性空間十字陣陣列，構(gòu)建直角坐標(biāo)系；基準(zhǔn)傳感器位于直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點，其他傳感器均勻分布于直角坐標(biāo)系的x軸、y軸和z軸的正負(fù)半軸上；相鄰兩個傳感器之間的距離為l；

28、構(gòu)建得到接收信號的入射波的單位方向向量k，其表達(dá)式為:

29、

30、其中，入射波的方位角和俯仰角分別為

31、測量得到所有傳感器的接收信號的到達(dá)時間；

32、測量得到各個傳感器的接收信號相對于基準(zhǔn)傳感器的接收信號的到達(dá)時延量；

33、基于所有的到達(dá)時延量，計算得到第一位置信息。

34、所述基于所有的到達(dá)時延量，計算得到第一位置信息，包括：

35、利用每個傳感器的到達(dá)時延量，對所述單位方向向量k進行求解，得到每個傳感器的單位方向向量求解值所述單位方向向量求解值的表達(dá)式為：

36、

37、其中，x軸、y軸和z軸上的傳感器的接收信號相對于基準(zhǔn)傳感器的接收信號的到達(dá)時延量為τx、τy、τz，c為光速；

38、對于每兩個傳感器的組合，求解得到對應(yīng)的目標(biāo)軌跡向量；所述目標(biāo)軌跡向量的表達(dá)式為：

39、

40、其中，兩個傳感器的組合的單位方向向量求解值分別為和為目標(biāo)軌跡向量的分量值；

41、對所有的目標(biāo)軌跡向量求均值，得到融合軌跡向量，所述融合軌跡向量l的表達(dá)式為：

42、l＝(l1,l2,l3)，

43、其中，(l1,l2,l3)為融合軌跡向量l的分量值；

44、構(gòu)建得到目標(biāo)位置求解方程，所述目標(biāo)位置求解方程的表達(dá)式為：

45、

46、其中，[τxi，τyi，τzi]分別為x軸、y軸和z軸上的第i個傳感器的接收信號相對于基準(zhǔn)傳感器的接收信號的到達(dá)時延量，[xi，yi，zi]為x軸的第i個傳感器的位置坐標(biāo)，[x，y，z]為待求解的目標(biāo)位置坐標(biāo)；

47、對所述目標(biāo)位置求解方程進行求解，得到目標(biāo)位置值。

48、所述對所述圖像信息和第一位置信息進行融合定位處理，得到融合位置信息，包括：

49、基于定位圖像集合，確定所述定位圖像集合中的與所述圖像信息的差異量最小的標(biāo)準(zhǔn)圖像信息所對應(yīng)的位置點位置坐標(biāo)，為第二位置信息；

50、對所述第二位置信息和第一位置信息進行加權(quán)求和處理，得到融合位置信息。

51、所述輪椅運動控制模塊，獲取得到當(dāng)前位置和目標(biāo)位置，控制輪椅向目標(biāo)位置運動，包括：

52、所述輪椅運動控制模塊，獲取得到當(dāng)前位置、目標(biāo)位置和用戶所處的室內(nèi)環(huán)境的點云地圖數(shù)據(jù)信息；對所述當(dāng)前位置、目標(biāo)位置和用戶所處的室內(nèi)環(huán)境的點云地圖數(shù)據(jù)信息，進行路徑規(guī)劃處理，得到目標(biāo)靜態(tài)路徑；

53、根據(jù)目標(biāo)靜態(tài)路徑，所述輪椅運動控制模塊驅(qū)動輪椅的輪子進行運動。

54、本發(fā)明實施例第二方面，公開了一種輪椅坐位適配蹲式馬桶的方法，利用所述的輪椅坐位適配蹲式馬桶的裝置來實現(xiàn)，包括：

55、s1，對輪椅位于蹲式馬桶正上方時的位置信息進行測量，得到標(biāo)準(zhǔn)位置；

56、s2，根據(jù)用戶所處的室內(nèi)環(huán)境，將所述蹲式馬桶傳送履帶放置于蹲式馬桶的兩側(cè)；利用履帶對接單元，對所述直線傳送履帶、彎曲傳送履帶和蹲式馬桶傳送履帶進行拼接，得到總傳送履帶；測量得到總傳送履帶的起始點位置；

57、s3，使輪椅遍歷用戶所處的室內(nèi)環(huán)境的所有運動路徑，利用安裝于輪椅上的圖像采集單元，采集得到運動路徑的每個位置點的標(biāo)準(zhǔn)圖像信息，建立所采集的每個標(biāo)準(zhǔn)圖像信息與位置點位置坐標(biāo)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，將所述關(guān)聯(lián)關(guān)系保存為定位圖像集合；所述定位圖像集合，包括標(biāo)準(zhǔn)圖像信息和對應(yīng)的位置點位置坐標(biāo)；將所述定位圖像集合，存儲于所述融合定位單元中；

58、s4，利用遙控模塊，采集得到用戶發(fā)出的如廁指令；

59、s5，利用所述輔助定位模塊，獲取得到輪椅的融合位置信息；

60、s6，將所述融合位置信息作為當(dāng)前位置，將總傳送履帶的起始點位置作為目標(biāo)位置，利用所述輪椅運動控制模塊，控制輪椅向目標(biāo)位置運動；

61、s7，輪椅到達(dá)目標(biāo)位置后，利用所述輪椅傳輸模塊的傳送履帶帶動輪椅向標(biāo)準(zhǔn)位置運動；

62、s8，當(dāng)所述輔助定位模塊檢測到輪椅運動至蹲式馬桶對應(yīng)位置后，輪椅傳輸模塊停止運動；

63、s9，利用所述蹲式馬桶傳送履帶的輪椅固定裝置，對輪椅進行固定；

64、s10，利用遙控模塊，采集得到用戶發(fā)出的完畢指令；

65、s11，利用所述蹲式馬桶傳送履帶的輪椅固定裝置，對輪椅解除固定；

66、s12，利用所述輪椅傳輸模塊的傳送履帶，按照與s7中相反的方向，帶動輪椅向蹲式馬桶向目標(biāo)位置運動；

67、s13，當(dāng)所述輔助定位模塊檢測到輪椅運動至目標(biāo)位置運動后，完成所述輪椅坐位適配蹲式馬桶方法的執(zhí)行過程。

68、本發(fā)明的有益效果為：

69、本發(fā)明公開了一種輪椅坐位適配蹲式馬桶的方法和裝置，主要解決了輪椅用戶如何實現(xiàn)坐位下安全方便的滿足蹲式馬桶的如廁需求的問題。

70、本發(fā)明針對室內(nèi)環(huán)境下的輪椅定位，提出了基于傳感器陣列的目標(biāo)定位算法，可實現(xiàn)對輪椅的快速高精度定位。

71、本發(fā)明對于輪椅輪子的角度測量，提出了利用距離傳感器計算角度的方法，提升了角度測量的精度。

72、本發(fā)明對于輪椅的路徑規(guī)劃，專門提出了相應(yīng)的路徑控制和避障算法，提升了控制精度和效率。