CN117782137A - 一种智能轮椅路径定位识别及规划方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能轮椅技术领域，具体涉及一种智能轮椅路径定位识别及规划方法，包括以下步骤：S1、获取智能轮椅的定位数据和用户语音输入的目的地数据；S2、基于环境定位数据对用户周围环境进行判断；S3、根据目的地数据和地理坐标定位数据，对智能轮椅进行路径规划，选出若干推荐路径；S4、根据红绿灯数量、路缘坡定位数据和路缘坡数量选出最优路径；S5、在根据最优路径导航且抵达路缘坡时，动态规划上下坡路线；在根据最优路径路过斑马线时，通过摄像头获取前方的红绿灯数据，若有，则根据红绿灯穿越斑马线；若无，则分析对应方向的人流动向，并根据人流动向和环境定位数据穿越斑马线。本发明适用于盲人出行使用，提高出行安全和出行效率。
Description
技术领域
本发明涉及智能轮椅技术领域，具体涉及一种智能轮椅路径定位识别及规划方法。
背景技术
智能电动轮椅为行动不便的用户提供了方便，其中，行动不便的用户不仅指腿脚不便的用户，还有盲人用户。平时在街上看到的盲人很少，一方面是因为无障碍环境还不够完善；例如，盲道铺设不规范、盲道被占等现象对盲人出行会造成困扰；盲人找到公交车站并找到要乘坐的车仍然比较困难，居民楼电梯大部分没有报层声音和盲文标识，给盲人出入造成不便，盲人过红绿灯的障碍等，此为环境阻力。另一方面，有不少盲人朋友不愿意持盲杖出行，怕被别人笑话和不理解，也不具备独立出行的能力。其实，持盲杖独立出行是要求很高的一项能力，需要一定的勇气和长时间的实践尝试才能做到，此为心理阻力和能力阻力。
虽然智能手机的导航软件能通过语音提示等方式进行室外出行的路径规划及导航，但对盲人而言依旧十分不便。听觉是盲人的主要感知力，戴耳机的方式基本不可取，安全无法保证。常见的情况是手机听筒杵着耳朵，同时注意外界声音，需花费时间精力在导航图中规避障碍物和行人，使得影响导航出行效率。因此盲人出行安全性低、导航及出行的效率低等问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能轮椅路径定位识别及规划方法，适用于盲人出行使用，提高出行安全和出行效率。
为了达到上述目的，提供了一种智能轮椅路径定位识别及规划方法，包括以下步骤：
S1、获取智能轮椅的定位数据和用户语音输入的目的地数据，所述定位数据包括基于定位模块的地理坐标定位数据和基于雷达的环境定位数据；
S2、基于环境定位数据对用户周围环境进行判断，判断处于室内还是处于室外，若处于室外，则生成路径规划信号；
S3、在生成路径规划信号时，根据目的地数据和地理坐标定位数据，对智能轮椅进行路径规划，选出若干推荐路径；
S4、对若干推荐路径上的路缘坡进行定位分析，得到路缘坡定位数据和路缘坡数量，并分析若干推荐路径上的红绿灯数量，再根据红绿灯数量、路缘坡定位数据和路缘坡数量选出的最优路径到达目的地；
S5、在根据最优路径导航且抵达路缘坡时，基于雷达的环境定位数据，实时动态规划上下坡路线；在根据最优路径导航且抵达红绿灯路段对应的斑马线时，通过智能轮椅的摄像头获取前方的红绿灯数据，若获取到红绿灯数据，则根据红绿灯数据和环境定位数据穿越斑马线；若未若获取到红绿灯数据，则根据雷达的环境定位数据分析对应方向的人流动向，并根据人流动向和环境定位数据穿越斑马线。
进一步，所述步骤S5还包括以下步骤：
S501、在抵达路缘坡时，若根据雷达的环境定位数据分析到路缘坡被阻碍时，生成障碍提示信息，并获取当前定位数据，再根据当前定位数据和目的地数据重新执行步骤S3-S4，规划新的若干推荐路径，并加入预计行程时间得到最新最优路径；
S502、计算前最优路径的剩余行程时间，将剩余行程时间与最新最优路径的预计行程时间进行对比分析，若未超过时间阈值，则将最新最优路径推荐给用户，并获取用户反馈；若超过时间阈值，则根据当前定位数据和雷达的环境定位数据分析将智能轮椅由人行道过渡到车辆道路的交汇点和交汇路径，使智能轮椅根据交汇路径到达交汇点，达到交汇点时，生成使用户站起身并将智能轮椅挪动到车辆道路的语音提示。
进一步，所述步骤S5还包括以下步骤：
S503、在用户将智能轮椅挪动到车辆道路时，根据雷达的环境定位数据对过往的车辆进行监控分析，并生成语音提示。
进一步，还包括以下步骤：
S504、在根据雷达的环境定位数据对过往的车辆进行监控分析，且生成语音提示时，在智能轮椅后面进行指示灯显示。
进一步，还包括以下步骤：
S6、存储用户的历史出行数据，所述历史出行数据包括目的地数据、起点数据和最优路径，以及出于避障规划的最新最优路径、到达交汇点的交汇路径和全行程基于雷达的环境定位数据；
S7、根据最优路径和最新最优路径分析途径路过的生活场所位置，并根据全行程基于雷达的环境定位数据分析获取途径路过的生活场所位置的人流密度历史和对应的时间节点；
S8、根据出发时间和最优路径分析用户达到生活场所位置时的时间节点和人流密度，并根据人流密度分析用户的出行建议，再反馈给用户。
进一步，在步骤S2中，判断用户处于室内且根据地理坐标定位数据定位到商场时，则生成室内路径规划信号；还包括以下步骤：
S9、在生成路径规划信号时，基于雷达的环境定位数据生成室内地图；
S10、使智能轮椅根据室内地图随机行进，并通过摄像头和图像识别技术获取周围的店铺名，并将店铺名与目的地数据相对比，若相同，则提示用户；通过摄像头对途中无障碍设施标志进行识别并进行播报，所述无障碍设施标志包括无障碍坡道标志、残疾人专用无障碍电梯标志、残疾人卫生间标志；所述播报包括无障碍设施标志播报和方位播报。
进一步，所述步骤S5中在室外根据最优路径导航或到达目的地时，通过摄像头对途中无障碍设施标志进行识别并进行播报，所述无障碍设施标志包括无障碍坡道标志、残疾人专用无障碍电梯标志、残疾人卫生间标志；所述播报包括无障碍设施标志播报和方位播报。
原理及优点：
1.本方案另辟蹊径使用智能轮椅和智能路径规划的方式，解决了传统盲杖敲击出行的能力训练、导盲犬的区域限制，以及盲道未铺设、损毁、被占用的情况，极大程度地提高了盲人的出行效率、安全性和便捷性。
2.室外出行时，红绿灯和路缘坡是盲人的两大障碍，本方案能够根据红绿灯数量、路缘坡定位数据和路缘坡数量选出的最优路径到达目的地。在根据最优路径导航且抵达路缘坡时，基于雷达的环境定位数据，实时动态规划上下坡路线；在根据最优路径导航且抵达红绿灯路段对应的斑马线时，通过智能轮椅的摄像头获取前方的红绿灯数据，若获取到红绿灯数据，则根据红绿灯数据和环境定位数据穿越斑马线；若未若获取到红绿灯数据，说明前方存在较多的行人，挡住了红绿灯，则根据雷达的环境定位数据分析对应方向的人流动向，利用人流动向和环境定位数据穿越斑马线。利用机器智能解决红绿灯和路缘坡这两大障碍，保障盲人的出行效率、安全性和便捷性。
3.现实生活中，红绿灯和路缘坡等地点存在隔离桩，隔离桩仅能供行人、自行车和电动车通过，而智能轮椅则不一定能通过。本方案计算前最优路径的剩余行程时间，将剩余行程时间与最新最优路径的预计行程时间进行对比分析，若未超过时间阈值，则将最新最优路径推荐给用户，并获取用户反馈；若超过时间阈值，则根据当前定位数据和雷达的环境定位数据分析将智能轮椅由人行道过渡到车辆道路的交汇点和交汇路径，使智能轮椅根据交汇路径到达交汇点，达到交汇点时，生成使用户站起身并将智能轮椅挪动到车辆道路的语音提示。盲人只是行动不便，不是不能行走，本方案利用这一点，使智能轮椅根据交汇路径到达交汇点，将智能轮椅由人行道过渡到车辆道路，保证盲人的出行效率。而在根据雷达的环境定位数据对过往的车辆进行监控分析，且生成语音提示时，在智能轮椅后面进行指示灯显示。是保障盲人在车辆道路的安全。
附图说明
图1为本发明实施例一中一种智能轮椅路径定位识别及规划方法的流程框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例一
一种智能轮椅路径定位识别及规划方法，依赖于现有的智能电动轮椅，具备爬坡能力。所述智能轮椅搭载有激光雷达定位***和摄像头识别***，激光雷达定位***目前主要用于自动扫地机或智能机器人的自主地图建立和定位导航，例如激光雷达定位***采用上海思岚科技有限公司生产的RPLIDAR 360度激光扫描测距雷达与导航定位模组构成基于激光的模块化自主定位导航解决方案。摄像头识别***采用常规的摄像头和图像识别算法，摄像头搭配常规的云台以实现360°采集图像。所述方法基本如图1所示，包括以下步骤：
S1、获取智能轮椅的定位数据和用户语音输入的目的地数据，所述定位数据包括基于定位模块的地理坐标定位数据和基于雷达的环境定位数据；地理坐标定位数据依赖于常规的定位模块，如GPS模块、北斗定位模块等，安装在智能轮椅上。
S2、基于环境定位数据对用户周围环境进行判断，判断处于室内还是处于室外，若处于室外，则生成路径规划信号；基于环境定位数据可以实现对周围环境的扫描及构建，以便智能分析处于室内还是室外，在室外定位导航相比室内更准确。
S3、在生成路径规划信号时，根据目的地数据和地理坐标定位数据，对智能轮椅进行路径规划，选出若干推荐路径；
S4、对若干推荐路径上的路缘坡进行定位分析，得到路缘坡定位数据和路缘坡数量，并分析若干推荐路径上的红绿灯数量，再根据红绿灯数量、路缘坡定位数据和路缘坡数量选出的最优路径到达目的地；
S5、在根据最优路径导航且抵达路缘坡时，基于雷达的环境定位数据，实时动态规划上下坡路线；在根据最优路径导航且抵达红绿灯路段对应的斑马线时，通过智能轮椅的摄像头获取前方的红绿灯数据，若获取到红绿灯数据，则根据红绿灯数据和环境定位数据穿越斑马线；若未若获取到红绿灯数据，则根据雷达的环境定位数据分析对应方向的人流动向，并根据人流动向和环境定位数据穿越斑马线。所述步骤S5中在室外根据最优路径导航或到达目的地时，通过摄像头对途中无障碍设施标志进行识别并进行播报，所述无障碍设施标志包括无障碍坡道标志、残疾人专用无障碍电梯标志、残疾人卫生间标志；所述播报包括无障碍设施标志播报和方位播报。
S501、在抵达路缘坡时，若根据雷达的环境定位数据分析到路缘坡被阻碍时，生成障碍提示信息，并获取当前定位数据，再根据当前定位数据和目的地数据重新执行步骤S3-S4，规划新的若干推荐路径，并加入预计行程时间得到最新最优路径；
S502、计算前最优路径的剩余行程时间，将剩余行程时间与最新最优路径的预计行程时间进行对比分析，若未超过时间阈值，则将最新最优路径推荐给用户，并获取用户反馈；若超过时间阈值，则根据当前定位数据和雷达的环境定位数据分析将智能轮椅由人行道过渡到车辆道路的交汇点和交汇路径，使智能轮椅根据交汇路径到达交汇点，达到交汇点时，生成使用户站起身并将智能轮椅挪动到车辆道路的语音提示。
S503、在用户将智能轮椅挪动到车辆道路时，根据雷达的环境定位数据对过往的车辆进行监控分析，并生成语音提示。提示用户注意安全。
S504、在根据雷达的环境定位数据对过往的车辆进行监控分析，且生成语音提示时，在智能轮椅后面进行指示灯显示。提示过往的车辆，以保证用户的安全。
S6、存储用户的历史出行数据，所述历史出行数据包括目的地数据、起点数据和最优路径，以及出于避障规划的最新最优路径、到达交汇点的交汇路径和全行程基于雷达的环境定位数据；
S7、根据最优路径和最新最优路径分析途径路过的生活场所位置，并根据全行程基于雷达的环境定位数据分析获取途径路过的生活场所位置的人流密度历史和对应的时间节点；
S8、根据出发时间和最优路径分析用户达到生活场所位置时的时间节点和人流密度，并根据人流密度分析用户的出行建议，再反馈给用户。
S9、在生成路径规划信号时，基于雷达的环境定位数据生成室内地图；
S10、使智能轮椅根据室内地图随机行进，并通过摄像头和图像识别技术获取周围的店铺名，并将店铺名与目的地数据相对比，若相同，则提示用户；通过摄像头对途中无障碍设施标志进行识别并进行播报，所述无障碍设施标志包括无障碍坡道标志、残疾人专用无障碍电梯标志、残疾人卫生间标志；所述播报包括无障碍设施标志播报和方位播报。无障碍设施标志设置在城市广场、步行街、主要商业街、人行天桥、人行地道和公共建筑、居住建筑等位置；城市主要地段的道路和建筑物宜设置有盲文位置图，盲文位置图只要摄像头采集到也能实现播报；在市中心和主要商业街区设置的盲文地图和盲文站牌，只要摄像头采集到也能实现播报。
1.本方案另辟蹊径使用智能轮椅和智能路径规划的方式，解决了传统盲杖敲击出行的能力训练、导盲犬的区域限制，以及盲道未铺设、损毁、被占用的情况，极大程度地提高了盲人的出行效率、安全性和便捷性。
2.室外出行时，红绿灯和路缘坡是盲人的两大障碍，本方案能够根据红绿灯数量、路缘坡定位数据和路缘坡数量选出的最优路径到达目的地。在根据最优路径导航且抵达路缘坡时，基于雷达的环境定位数据，实时动态规划上下坡路线；在根据最优路径导航且抵达红绿灯路段对应的斑马线时，通过智能轮椅的摄像头获取前方的红绿灯数据，若获取到红绿灯数据，则根据红绿灯数据和环境定位数据穿越斑马线；若未若获取到红绿灯数据，说明前方存在较多的行人，挡住了红绿灯，则根据雷达的环境定位数据分析对应方向的人流动向，利用人流动向和环境定位数据穿越斑马线。利用机器智能解决红绿灯和路缘坡这两大障碍，保障盲人的出行效率、安全性和便捷性。
3.现实生活中，红绿灯和路缘坡等地点存在隔离桩，隔离桩仅能供行人、自行车和电动车通过，而智能轮椅则不一定能通过。本方案计算前最优路径的剩余行程时间，将剩余行程时间与最新最优路径的预计行程时间进行对比分析，若未超过时间阈值，则将最新最优路径推荐给用户，并获取用户反馈；若超过时间阈值，则根据当前定位数据和雷达的环境定位数据分析将智能轮椅由人行道过渡到车辆道路的交汇点和交汇路径，使智能轮椅根据交汇路径到达交汇点，达到交汇点时，生成使用户站起身并将智能轮椅挪动到车辆道路的语音提示。盲人只是行动不便，不是不能行走，本方案利用这一点，使智能轮椅根据交汇路径到达交汇点，将智能轮椅由人行道过渡到车辆道路，保证盲人的出行效率。而在根据雷达的环境定位数据对过往的车辆进行监控分析，且生成语音提示时，在智能轮椅后面进行指示灯显示。是保障盲人在车辆道路的安全。
实施例二
实施例二与实施例一的区别在于，所述智能轮椅还安装有毫米波雷达；所述方法的步骤S5中在根据最优路径导航且抵达红绿灯路段对应的斑马线时，还包括以下步骤：
S505、在过斑马线时，通过摄像头检测到车辆靠近时，并通过图像识别检测附近的车辆型号，再调用毫米波雷达发出对应型号的调制方式和频率相似的毫米波。同时最佳方式是向车头两侧发送毫米波雷达。本方案是主动触发车辆的雷达预警，避免智能轮椅太低，高底盘车辆的驾驶员看不到智能轮椅上，导致安全事故，从而保障用户的安全。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识不在此过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (7)
1.一种智能轮椅路径定位识别及规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取智能轮椅的定位数据和用户语音输入的目的地数据，所述定位数据包括基于定位模块的地理坐标定位数据和基于雷达的环境定位数据；
S2、基于环境定位数据对用户周围环境进行判断，判断处于室内还是处于室外，若处于室外，则生成路径规划信号；
S3、在生成路径规划信号时，根据目的地数据和地理坐标定位数据，对智能轮椅进行路径规划，选出若干推荐路径；
S4、对若干推荐路径上的路缘坡进行定位分析，得到路缘坡定位数据和路缘坡数量，并分析若干推荐路径上的红绿灯数量，再根据红绿灯数量、路缘坡定位数据和路缘坡数量选出的最优路径到达目的地；
S5、在根据最优路径导航且抵达路缘坡时，基于雷达的环境定位数据，实时动态规划上下坡路线；在根据最优路径导航且抵达红绿灯路段对应的斑马线时，通过智能轮椅的摄像头获取前方的红绿灯数据，若获取到红绿灯数据，则根据红绿灯数据和环境定位数据穿越斑马线；若未若获取到红绿灯数据，则根据雷达的环境定位数据分析对应方向的人流动向，并根据人流动向和环境定位数据穿越斑马线。
2.根据权利要求1所述的一种智能轮椅路径定位识别及规划方法，其特征在于，所述步骤S5还包括以下步骤：
S501、在抵达路缘坡时，若根据雷达的环境定位数据分析到路缘坡被阻碍时，生成障碍提示信息，并获取当前定位数据，再根据当前定位数据和目的地数据重新执行步骤S3-S4，规划新的若干推荐路径，并加入预计行程时间得到最新最优路径；
S502、计算前最优路径的剩余行程时间，将剩余行程时间与最新最优路径的预计行程时间进行对比分析，若未超过时间阈值，则将最新最优路径推荐给用户，并获取用户反馈；若超过时间阈值，则根据当前定位数据和雷达的环境定位数据分析将智能轮椅由人行道过渡到车辆道路的交汇点和交汇路径，使智能轮椅根据交汇路径到达交汇点，达到交汇点时，生成使用户站起身并将智能轮椅挪动到车辆道路的语音提示。
3.根据权利要求2所述的一种智能轮椅路径定位识别及规划方法，其特征在于，所述步骤S5还包括以下步骤：
S503、在用户将智能轮椅挪动到车辆道路时，根据雷达的环境定位数据对过往的车辆进行监控分析，并生成语音提示。
4.根据权利要求3所述的一种智能轮椅路径定位识别及规划方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S504、在根据雷达的环境定位数据对过往的车辆进行监控分析，且生成语音提示时，在智能轮椅后面进行指示灯显示。
5.根据权利要求4所述的一种智能轮椅路径定位识别及规划方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S6、存储用户的历史出行数据，所述历史出行数据包括目的地数据、起点数据和最优路径，以及出于避障规划的最新最优路径、到达交汇点的交汇路径和全行程基于雷达的环境定位数据；
S7、根据最优路径和最新最优路径分析途径路过的生活场所位置，并根据全行程基于雷达的环境定位数据分析获取途径路过的生活场所位置的人流密度历史和对应的时间节点；
S8、根据出发时间和最优路径分析用户达到生活场所位置时的时间节点和人流密度，并根据人流密度分析用户的出行建议，再反馈给用户。
6.根据权利要求5所述的一种智能轮椅路径定位识别及规划方法，其特征在于：在步骤S2中，判断用户处于室内且根据地理坐标定位数据定位到商场时，则生成室内路径规划信号；还包括以下步骤：
S9、在生成路径规划信号时，基于雷达的环境定位数据生成室内地图；
S10、使智能轮椅根据室内地图随机行进，并通过摄像头和图像识别技术获取周围的店铺名，并将店铺名与目的地数据相对比，若相同，则提示用户；通过摄像头对途中无障碍设施标志进行识别并进行播报，所述无障碍设施标志包括无障碍坡道标志、残疾人专用无障碍电梯标志、残疾人卫生间标志；所述播报包括无障碍设施标志播报和方位播报。
7.根据权利要求5所述的一种智能轮椅路径定位识别及规划方法，其特征在于：所述步骤S5中在室外根据最优路径导航或到达目的地时，通过摄像头对途中无障碍设施标志进行识别并进行播报，所述无障碍设施标志包括无障碍坡道标志、残疾人专用无障碍电梯标志、残疾人卫生间标志；所述播报包括无障碍设施标志播报和方位播报。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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