一种基于云服务的轮椅集群远程感知与控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于云服务的轮椅集群远程感知与控制系统；其中数据中转云平台包括用户、轮椅列表管理和控制、感知权限管理，实现多个轮椅的集中管理；嵌入式处理器通过WIFI通信模块与云平台对接，实现轮椅感知数据上云，并接收云平台下发的控制指令；开发手机APP程序，可向云平台发送控制数据包，结合嵌入式处理器实现轮椅的远程控制，同时，手机APP可查看轮椅实时状态，包括姿态角、定位和速度信息，以及环境信息，包括温度、湿度、灯光亮度等。本发明专利技术结合手机和云平台，数据收发的安全性和稳定性更高，同时有助于实现监护人对多台轮椅的远程监控和控制，提高传统轮椅的智能性和人机交互性能。互性能。互性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于云服务的轮椅集群远程感知与控制系统


[0001]本专利技术属于智能设备控制与感知领域，具体涉及一种基于云服务的轮椅集群远程感知与控制系统。

技术介绍

[0002]我国老龄化问题日益严峻，正在逐步转变为老龄社会，老年人和残障人士的生活自理问题日益突出。目前老年人和残障人士多采用传统的无动力式轮椅和电动式轮椅，在面对复杂的室外环境时，仅依靠使用者无法保障安全出行，无法满足使用者的出行需求；同时轮椅使用者的监护人也无法远程获取轮椅的位置信息、安全状态等重要信息，因此有必要开发智能轮椅，提高轮椅的使用体验和信息交互性能。
[0003]近年来，智慧城市、物联网技术发展迅速，相关的感知硬件也得以快速发展，各式传感器在轮椅上得到了应用，包括摄像头、超声波雷达、激光雷达、IMU等智能硬件，使得轮椅各模块的功能趋向于智能化，设备变得更加智能，人机交互性能也得到了进一步的提高。但还存在一些不足：轮椅作为老年人、残障人士的重要出行工具，他们在独自使用时，监护人无法远程获取轮椅的状态信息，使用安全得不到保证；部分老年人手部力量不足，无法利用操纵杆或按动遥控器实现轮椅的移动控制、靠背控制等，我们可以结合云平台、触屏以及多种传感器实现轮椅的远程控制和信息感知，从而提升轮椅的使用体验。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术公开了一种基于云服务的轮椅集群远程感知与控制系统，结合手机和云平台，数据收发的安全性和稳定性更高，同时有助于实现监护人对多台轮椅的远程监控和控制，提高传统轮椅的智能性和人机交互性能。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于云服务的轮椅集群远程感知与控制系统，包括远程交互界面、数据中转云平台和终端轮椅系统。
[0006]进一步的，所述远程交互界面包括控制界面和数据界面：控制界面用于控制使用者名下的多台轮椅，包括轮椅编号和控制按钮，控制按钮具体包括脚踏板升起和降下按钮，靠背升起和降下按钮，轮椅前进、后退和停止按钮，左转弯和右转弯方向控制旋钮，移动速度加、减按钮；数据界面可以查看多台轮椅的状态信息，包括轮椅的经/纬度定位信息、速度信息、姿态角信息、轮椅安全状态，以及环境信息，包括温/湿度、轮椅安装的照明装置亮度。
[0007]进一步的，所述数据中转云平台，包括用户管理、轮椅管理、远程控制子系统、远程感知子系统和权限子系统模块：（1）用户管理，云平台维护了一份包含N个用户的用户列表，包括用户名和其名下的多台轮椅；（2）轮椅管理，云平台维护了一份轮椅列表，并与用户名进行绑定；（3）远程控制子系统，轮椅使用者利用远程交互界面发送针对某一编号轮椅的控
制指令，远程控制子系统负责解析控制指令并下发至终端轮椅；（4）远程感知子系统，负责接收终端轮椅发送的感知数据包，并转发给手机；（5）权限子系统，用以确定用户是否有控制权限以及接收感知数据的权限。
[0008]进一步的，所述终端轮椅系统，包括嵌入式处理器、通信模块、驱动模块、传感器模组和蓄电池，其中嵌入式处理器利用通信模块连接云平台，接收来自云平台的控制指令，向云平台发送感知数据；轮椅靠背和脚踏板安装有升降装置，嵌入式处理器可利用驱动模块驱动升降装置实现靠背和脚踏板的升降，驱动移动轮实现移动速度和方向的控制，驱动照明装置实现照明控制；嵌入式处理器利用传感器模组采集轮椅状态信息和环境信息，具体包括轮椅的经纬度定位信息、速度信息、姿态角（俯仰角、翻滚角、偏航角），以及环境温度、湿度和LED照明灯的光照强度；蓄电池为系统供电。
[0009]一种基于云服务的轮椅集群的远程控制流程，包括以下步骤：用户在远程交互界面点击控制按钮后，向云平台的后台发送控制数据包，控制数据包包括：用户信息、轮椅编号和控制指令；云平台的远程控制子系统在接收到控制数据包后，解析数据包获得用户信息和轮椅编号，查询用户列表和轮椅列表，如果权限匹配则向对应编号的轮椅发送控制指令；轮椅端的嵌入式处理器接收到控制指令后，利用驱动模块完成轮椅的模块控制；一种基于云服务的轮椅集群的远程感知流程，包括以下步骤：轮椅侧的嵌入式处理器实时采集轮椅的状态信息和环境信息，并实时发送到云平台，感知数据包括轮椅的经度、纬度、速度、翻滚角、俯仰角、偏航角以及温度、湿度和灯光强度数据；云平台的远程感知模块接收到数据后，发送给手机，从而完成数据的实时更新；进一步的，所述轮椅侧的通信模块采用WIFI模块。
[0010]本专利技术的有益效果为：1、本方法采用基于云服务的物联网轮椅远程感知与控制系统，用户在手机上采用触摸的形式控制轮椅的脚踏板、靠背和轮椅的移动，是对操纵杆或者遥控器控制方式的补充，能够提升轮椅的使用体验。
[0011]2、本方法采用基于云服务的物联网轮椅远程感知与控制系统，借助云平台，监护人在手机上监控家庭多台轮椅的状态，并下发远程协助指令，进一步提高了轮椅使用的安全性。
附图说明
[0012]图1为本专利技术的系统结构图。
[0013]图2为本专利技术所述的远程交互界面图。
[0014]图3为本专利技术所述的云平台的多用户管理示意图。
[0015]图4为本专利技术所述的嵌入式处理器控制与感知结构图。
[0016]图5为本专利技术的控制指令图。
[0017]图6为本专利技术的远程控制图。
[0018]图7为本专利技术的感知数据图。
[0019]图8为本专利技术的远程感知图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。
[0021]一、如图所示，本专利技术中远程交互界面和轮椅之间的控制指令和感知数据，均通过数据中转云平台进行间接传输，实现远程交互。
[0022]数据中转云平台，包括用户管理、轮椅管理、远程控制子系统、远程感知子系统和权限子系统等模块。
[0023]（1）用户管理，云平台维护了一份包含N个用户的用户列表，包括用户名和其名下的多台轮椅，用户名按照在云平台上的注册顺序进行排序；（2）轮椅管理，云平台维护了一份轮椅列表，并与用户名进行绑定，每个用户最多可在云平台绑定m辆轮椅；（3）远程控制子系统，包括数据接收、解析、转发三个部分，数据接收模块负责接收远程交互界面发送的控制指令，解析模块解析出发送控制指令的用户名、待控制的轮椅编号以及待执行的指令，然后转发至终端轮椅，完成指定轮椅的控制。
[0024]（4）远程感知子系统，包括数据接收、解析、转发三个部分，数据接收模块负责终端轮椅系统发送的感知数据，解析模块解析出轮椅编号和感知数据，并查询用户列表和轮椅列表，获得该轮椅的使用者信息，最后利用转发模块将感知数据发送至使用者的远程交互界面，完成感知数据的实施更新。
[0025]负责接收终端轮椅发送的感知数据包，并转发给手机；（5）权限子系统，包括控制权限模块和感知权限模块，控制权限模块用以确定发送控制指令的用户是否有控制权限，远程控制子系统的解析模块在解析出用户名、待控制的轮椅编号以及待执本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于云服务的轮椅集群远程感知与控制系统，其特征在于：包括远程交互界面、数据中转云平台和终端轮椅系统。2.根据权利要求1所述的一种基于云服务的轮椅集群远程感知与控制系统，其特征在于：所述远程交互界面包括控制界面和数据界面：控制界面用于控制使用者名下的多台轮椅，包括轮椅编号和控制按钮，控制按钮具体包括脚踏板升起和降下按钮，靠背升起和降下按钮，轮椅前进、后退和停止按钮，左转弯和右转弯方向控制旋钮，移动速度加、减按钮；数据界面查看多台轮椅的状态信息，包括轮椅的经/纬度定位信息、速度信息、姿态角信息、轮椅安全状态，以及环境信息，包括温/湿度、轮椅安装的照明装置亮度。3.根据权利要求1所述的一种基于云服务的轮椅集群远程感知与控制系统，其特征在于：所述数据中转云平台，包括用户管理、轮椅管理、远程控制子系统、远程感知子系统和权限子系统模块：（1）用户管理，云平台维护了一份包含N个用户的用户列表，包括用户名和其名下的多台轮椅；（2）轮椅管理，云平台维护了一份轮椅列表，并与用户名进行绑定；（3）远程控制子系统，轮椅使用者利用远程交互界面发送针对某一编号轮椅的控制指令，远程控制子系统负责解析控制指令并下发至终端轮椅；（4）远程感知子系统，负责接收终端轮椅发送的感知数据包，并转发给手机；（5）权限子系统，用以确定用户是否有控制权限以及接收感知数据的权限。4.根据权利要求1所述的一种基于云服务的轮椅集群远程感知与控制系统，其特征在于：所述终端轮椅系统，包括嵌入式处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔建伟，崔林威，尚宇成，黄子正，颜秉雁，杜韩，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：