基于语音和头部姿态控制的智能轮椅的设计与实现

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1、齡毛謂藏少專国硕±学位论文胃国齒基于语音和头部姿态控ｆ！ｌ的智能轮椅的设汁与实现作者姓名何东＾学校导师姓名、职赖张形副教授１？企业导师姓名、取庶钟弁研究员＾串请学位类别工程硕壬西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人巧导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。尽我所知？，除了文中特别加Ｌ：ｉ标注和致谢中所罗列的巧容！夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西

2、安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料－－。与我同工作的同事对本研巧所做的任巧贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处一，本人承担切法律黃任。家义＇义切！３’本人签名：东日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明目Ｐ本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，；研巧生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文，；学校可公布论文的全部或部分巧容允许采用影巧。、

3、缩印或其它复制手段保存论文同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、。发专利等，署名单位西电大明成果为安子科技学。保密的学位论文在解密后适用本授权书年、奇：：本人签名签名导师參－広Ｗ貧＾、、：叫：２，１是日日；期期＾学校代码10701学号1303121913分类号TP391密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于语音和头部姿态控制的智能轮椅的设计与实现作者姓名：何东领域：计算机技术学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：张彤副教授企业导师姓名、职称：钟升研究员学院：计算机学院提交日期：

4、2015年11月DesignandImplementationofIntelligentWheelchairBasedonSpeechandHeadPostureControlAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinComputerTechnologyByDongHeSupervisor:TongZhangAssociateProfessorShengZhongResear

5、chFellowNovember2015摘要摘要随着老龄人口、各种慢性病患者和意外伤害事件的增加，我国人口面临的残疾风险不断加大，越来越多的人陷入步行能力减弱甚至丧失的困境，给家庭和社会造成巨大的负担。为了改善和提高行动能力欠缺人群的生活质量和自由度，智能轮椅越来越受到各界人士的重视与支持。随着轮椅需求的不断增大及各生产商与研究机构间的通力合作，智能轮椅正朝着更加人性、更加舒适、更加安全的方向发展。本文基于语音和头部姿态识别技术设计出一款具有多种操作方式的智能轮椅，采用模糊逻辑控制算法良好地解决了轮椅局部路径规划过程

6、中的自动避障问题。本文介绍了智能轮椅系统的结构设计与实现，将其划分为五大模块：测距模块、人机接口模块、定位模块、电机控制模块和主控模块，重点介绍了人机接口模块和主控模块。在人机接口模块中，详细阐述了智能轮椅的语音控制和头部姿态控制的设计与实现。其中，语音控制模块是利用Android应用软件对语音进行合成、识别，并采用蓝牙通信与智能轮椅进行交互；头部姿态控制模块是利用三轴加速度传感器对头部运动数据进行采集，通过分析该数据的时域特征，利用阈值法对头部姿态进行识别，并通过蓝牙模块与智能轮椅进行通信。在主控模块中介绍了智能轮

7、椅环境感知和自定位的实现原理，并以此为基础将模糊逻辑控制算法应用于智能轮椅局部路径规划，良好地解决了智能轮椅在较复杂环境中的自动避障问题。其中，轮椅的环境感知是通过超声波测距模块将所测得的距离信息反馈给主控模块，然后建立起轮椅周围的环境信息；智能轮椅主要采用光电编码器实现自定位功能，定位模块通过对安装在轮椅两侧电机转轴上的编码器进行数据采集、分析，并将处理后的数据上传给主控模块，由主控模块根据航迹推算原理得到轮椅各个时刻的位姿信息，从而实现定位功能。目前已对该智能轮椅的各个模块进行了相关测试，达到了运行可靠的要求。路

8、径规划方法已通过仿真实验和初步的室内环境试验，验证了其有效性。关键词：智能轮椅，语音识别，头部姿态识别，模糊逻辑控制，局部路径规划IABSTRACTABSTRACTWiththeincreasingofthenumberofelderlypeople,patientswithchronicdiseasesandaccidentalinjuryi