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(yùn)動(dòng)障礙患者有了更多的重返社會(huì)活動(dòng)的機(jī)會(huì)。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(dòng)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(jìn)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(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明主要解決輪椅用戶如何實(shí)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(shí)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(cè)量控制模塊、遙控模塊、輪椅運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(duì)所述輔助定位模塊和輪椅運(yùn)動(dòng)控制模塊進(jìn)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(cè)量控制模塊，用于測(cè)量得到輪椅輪子的角度信息，對(duì)輪椅輪子的角度信息進(jìn)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(diǎn)，對(duì)輪椅進(jìn)行固定；

7、所述輪椅運(yùn)動(dòng)控制模塊，與所述輔助定位模塊連接，用于驅(qū)動(dòng)輪椅前進(jìn)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(duì)接單元、蹲式馬桶傳送履帶；

9、所述履帶對(duì)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(jī)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(duì)輪椅進(jìn)行固定。

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

13、所述第一測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)距模塊和第二測(cè)距模塊分別配合，分別測(cè)量得到第三測(cè)距模塊與所述第一測(cè)距模塊和第二測(cè)距模塊的距離值a1和a2；

16、所述角度測(cè)量模塊，用于對(duì)所述距離值a1和a2進(jìn)行計(jì)算處理，得到輪子的角度值；

17、所述角度控制電機(jī)，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(jìn)方向相一致。

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

19、所述信號(hào)接收定位單元，用于接收得到標(biāo)準(zhǔn)定位信號(hào)，對(duì)所述接收得到的標(biāo)準(zhǔn)定位信號(hào)進(jìn)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(duì)所述圖像信息和第一位置信息進(jìn)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(hào)，對(duì)所述接收得到的標(biāo)準(zhǔn)定位信號(hào)進(jìn)行處理，得到第一位置信息，包括：

23、所述信號(hào)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(gè)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(hào)對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)；

25、利用所述定位子單元，對(duì)所述傳感器陣的接收信號(hào)進(jìn)行定位處理，得到第一位置信息。

26、所述對(duì)所述傳感器陣的接收信號(hào)進(jìn)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(gè)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(diǎn)，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(gè)傳感器之間的距離為l；

28、構(gòu)建得到接收信號(hào)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(cè)量得到所有傳感器的接收信號(hào)的到達(dá)時(shí)間；

32、測(cè)量得到各個(gè)傳感器的接收信號(hào)相對(duì)于基準(zhǔn)傳感器的接收信號(hào)的到達(dá)時(shí)延量；

33、基于所有的到達(dá)時(shí)延量，計(jì)算得到第一位置信息。

34、所述基于所有的到達(dá)時(shí)延量，計(jì)算得到第一位置信息，包括：

35、利用每個(gè)傳感器的到達(dá)時(shí)延量，對(duì)所述單位方向向量k進(jìn)行求解，得到每個(gè)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(hào)相對(duì)于基準(zhǔn)傳感器的接收信號(hào)的到達(dá)時(shí)延量為τx、τy、τz，c為光速；

38、對(duì)于每?jī)蓚€(gè)傳感器的組合，求解得到對(duì)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(gè)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(duì)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(gè)傳感器的接收信號(hào)相對(duì)于基準(zhǔn)傳感器的接收信號(hào)的到達(dá)時(shí)延量，[xi，yi，zi]為x軸的第i個(gè)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(duì)所述目標(biāo)位置求解方程進(jìn)行求解，得到目標(biāo)位置值。

48、所述對(duì)所述圖像信息和第一位置信息進(jìn)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(duì)應(yīng)的位置點(diǎn)位置坐標(biāo)，為第二位置信息；

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

51、所述輪椅運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，包括：

52、所述輪椅運(yùn)動(dòng)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(diǎn)云地圖數(shù)據(jù)信息；對(duì)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(diǎn)云地圖數(shù)據(jù)信息，進(jìn)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(yùn)動(dòng)控制模塊驅(qū)動(dòng)輪椅的輪子進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

54、本發(fā)明實(shí)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(shí)現(xiàn)，包括：

55、s1，對(duì)輪椅位于蹲式馬桶正上方時(shí)的位置信息進(jìn)行測(cè)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(duì)接單元，對(duì)所述直線傳送履帶、彎曲傳送履帶和蹲式馬桶傳送履帶進(jìn)行拼接，得到總傳送履帶；測(cè)量得到總傳送履帶的起始點(diǎn)位置；

57、s3，使輪椅遍歷用戶所處的室內(nèi)環(huán)境的所有運(yùn)動(dòng)路徑，利用安裝于輪椅上的圖像采集單元，采集得到運(yùn)動(dòng)路徑的每個(gè)位置點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)圖像信息，建立所采集的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圖像信息與位置點(diǎn)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(duì)應(yīng)的位置點(diǎn)位置坐標(biāo)；將所述定位圖像集合，存儲(chǔ)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(diǎn)位置作為目標(biāo)位置，利用所述輪椅運(yùn)動(dòng)控制模塊，控制輪椅向目標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)；

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(dòng)輪椅向標(biāo)準(zhǔn)位置運(yùn)動(dòng)；

62、s8，當(dāng)所述輔助定位模塊檢測(cè)到輪椅運(yùn)動(dòng)至蹲式馬桶對(duì)應(yīng)位置后，輪椅傳輸模塊停止運(yùn)動(dòng)；

63、s9，利用所述蹲式馬桶傳送履帶的輪椅固定裝置，對(duì)輪椅進(jìn)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(duì)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(dòng)輪椅向蹲式馬桶向目標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)；

67、s13，當(dāng)所述輔助定位模塊檢測(cè)到輪椅運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)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(shí)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(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)輪椅的快速高精度定位。

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

72、本發(fā)明對(duì)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。