嵌入式多模态人机交互智能轮椅挑战杯国赛一等奖论文

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1、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书作品名称：嵌入式多模态人机交互智能轮椅类别：□自然科学类学术论文□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文þ科技发明制作A类□科技发明制作B类报送方式：□省级报送作品□高校直送作品A2申报者情况（集体项目）说明：1．必须由申报者本人按要求填写；2．申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3．本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。申报者代表情况姓名性别出生年月学校南昌大学系别、专业、年级机电工程学院机制054班学历在读本科学制入学时间作品名称嵌入式多模态人机交互智能轮椅毕业论文

2、题目基于430单片机的微型机器人遥操作控制研究分析通讯地址邮政编码办公电话常住地通讯地址邮政编码住宅电话其他作者情况姓名性别年龄学历所在单位资格认定学校学籍管理部门意见以上作者是否为2009年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。□是□否（部门签章）年月日院、系负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果□是□否负责人签名：年月日B3．申报作品情况（科技发明制作）说明：1．必须由申报者本人填写；2．本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；3．本表必须

3、附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书；4．作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称嵌入式多模态人机交互智能轮椅作品分类（A）A．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标设计目的

4、为了帮助残疾人和老年人提高自身的生活自理能力和工作能力，使他们更好地融入社会。为了使智能轮椅能够适用于各类用户和使用场所，在基于嵌入式系统（SPCE061A单片机）的基础上，设计并研制了具有手动控制、语音控制、超声波自主导航和视觉自主导航四种功能的多模态人机交互智能轮椅。设计基本思路1）语音控制模态对于轮椅的控制，语音控制无非是最自然、最便捷的控制方式。语音控制模态采用凌阳16位单片机SPCE061A作为系统核心，先通过MIC训练语音命令，提取出特征参数并导入到FLASH中构成语音模型库。识别过程中，利用库函数将待测语音信号与语音模型库中的模

5、型进行相似度比较，识别成功智能轮椅则进行相应的运动。2）超声波自主导航模态超声波自主导航模态采用超声波传感器作为外界信息感知传感器实现轮椅避障控制。超声波由发射端发出，遇到障碍物返回，接收器将超声波信号变成电信号，电信号经过放大、带通滤波和整形后送入SPCE061A。通过测量从发射超声波到接收超声波的间隔时间计算出轮椅到障碍物之间的距离，再采用适当的控制策略来实现轮椅的实时避障。3）视觉自主导航模态视觉自主导航系统由检测系统，控制决策系统和动力系统三个部分组成。整体的流程为:检测系统采集路径信息，经过控制决策系统分析和判断，由动力系统控制直流

6、电机给出合适的转速，从而控制智能轮椅准确、稳定地行驶。4）多模态人机交互智能轮椅在使用过程中，通过将不同的模态融合起来，能够达到更好的实际效果。将超声波自主避障模态融合到其它三种模态当中，轮椅在执行手动控制、语音控制和视觉自主导航这三种模态指令之前能够自动判断轮椅是否能够安全的执行用户给定的指令，并通过语音播报的形式将信息反馈给用户，从而使得智能轮椅的行驶更加安全可靠。同样，将语音播放技术融合到其它三种模态中，轮椅根据自身的状态能够实时的对用户进行语音提示，从而起到更好的人机交互效果。(其中本作品的演示录像、源程序以及其它相关的材料均已刻录在

7、所附的光盘中。)创新点1)语音控制模态快速准确的实现了前进、后退、左转、右转和停止这五个控制指令的识别，并在嵌入式系统的基础上实现了语音的在线训练，新用户只需花上几分钟的时间进行语音训练便可实现对智能轮椅的语音控制。1)超声波自主导航模态能够完成到指定目标的路径规划，实现了智能轮椅的安全避障。2)视觉自主导航模态实现了在室内不同灯光环境下对不同走向和形状的标识线的跟踪。3)将超声波避障和语音播报技术融合到四种模态当中，轮椅能够自动判断是否能够安全地执行用户给定的命令，并通过语音播报的形式将信息反馈给用户。使得智能轮椅人机交互性更强，运行更加安

8、全可靠。4)基于嵌入式系统的智能轮椅控制器较好的解决了基于通用计算机(笔记本电脑或嵌入式工控机)控制器所存在的成本高、功耗大以及续航能力差等问题，这就向智能轮椅的产