1、项目级别项目编号大学生创新创业训练计划项目申请书（创新训练项目）项目名称：可爬楼梯的智能护理轮椅项目负责人： 常益嘉 指导老师： 张海林 所在院系： 通讯工程学院 研究起止时间： 2015 年 11 月 至 2017 年 3 月 西安电子科技大学教务处二一五年十月制填 表 说 明一、填写申请书前，请先查阅教务处网站关于国家级大学生创新创业训练项目管理办法及申请通知。二、申请书的各项内容，要实事求是，表达要明确、严谨。第一次出现的缩写词，需注出全称。三、 项目申请书要按顺序逐项填写，空缺项要填“无” 。要求一律用 A4 纸双面打印，于左侧装订成册。可网上下载、自行复印或加页，但格式、内容、大小均
2、须与原件一致。电子版填表字体用小四号宋体，单倍行距，申请书一式五份交到各学院办公室。四、 项目申请书中栏目“一至九”由学生填写，栏目“十至十二”由教师填写，栏目“十三、十四”由项目负责人所在学院填写。项目名称 可爬楼梯的智能护理轮椅项目来源 导师课题 自主选题 竞赛项目 其它来源 申请经费（范围 2000-10000 元）项目完成时间 2017 年 3 月姓名学号性别身份证号码专业班级 手机 E-mail常益嘉支宇航15010140063男申请人(团队)晋宇飞15030120075男130982199704307419150301218631708412J一、项目组成员情况介绍（包括自身具备的
3、知识条件，有何特长、兴趣，参加哪些科技事件创新活动等）常益嘉：支宇航：通讯工程院从初中开始对电子设计充满兴趣，高中时期曾和队友一起自己制作航模遥控器，并且自己开发了一套无人机实时运动状态回传及分析系统。自学模电数电以及单片机，有 A类无线电操作执照，熟练掌握各种常用仪器设备，会用 c 语言编程，对基于 arm 的嵌入式 linux 有一定基础，对 fpga 以及 verilog，图像识别算法有浓厚的兴趣。晋宇飞：计算机学院大一学生，从初中起学习编程，会写 Pascal、C 语言程序，曾获过信息学奥林匹克竞赛（Noip）一、二等奖；会使用单片机，有一定的电路设计能力，能独立完成一些电子制作项目；
4、有网站建设能力，搭建了自己的 VPS 服务器，并建设了自己网站；对路由嵌入式系统openWRT 有较为深入的了解；对无线电通信有浓厚的兴趣和一定的了解，有 A 类无线电操作执照；对机械方面有浓厚的兴趣，也有一定的了解；在物联网以及智能设备方面有浓厚兴趣。二、项目研究背景（可以是已有的基础，与本项目有关的研究积累和已取得的成绩，已具备的条件，尚缺少的条件及方法等）项目研究背景随着世界老龄化进程的加快，而且中国也正进入老龄化社会，全世界 60 岁以上的老年人口已达到 6 亿左右，人口老龄化已成为世界范围的重大社会问题。我国 60 岁及其以上老人人口已达 1.32 亿，占全国总人口的 10，并以年均
5、 3.32%的速度持续增长。预计到 2016 年，60 岁以上的人口将超过 2 亿，占总人口的 14，其中老年病患者约有 50需要护理服务，照顾老人问题即将成为一个严重的社会问题。按二次人口抽查的数据，目前我国有残疾人 8000 万人，肢体占所有六类残疾的 35%，四级行动还行，一、二、三级相对不方便；四级大概占残疾比例 25%，1-3 级合计占 75%左右。人口的加速老龄化使医疗和社会保险系统面临前所未有的压力，高龄老年人的自我照料能力差，主要由家庭护理，但护理费用高，劳动强度大，护理条件急需改善。各类残疾人和长期卧床老年人的大量存在，使得助老助残问题正日益成为一个重大的社会问题。但当前出售
6、的轮椅在功能上受到很大限制，而且不能完全满足老年人和残疾人使用者的需要，因为他们自身的活动性受到了限制，所以他们的自理性和独立性就受到了严重的影响，所以一种智能的可以动的模块化护理轮椅是急切需求的。那么对于残障人士而言，可爬楼梯的智能护理轮椅不仅可以实现使用者行动方面的自由，还可以解决使用者的排泄等日常生理问题，使他们摆脱了一直以来面临的困境与心理压力，更能为他们带来新的自信与对生活的乐观态度。如今我们正处于智能电子产品的兴盛发展阶段，网络及大数据的应用广泛，自动化技术正在经历一次巨大的变革，低成本的高速计算机和微型化的感应器已经投入使用。 因此，对现有智能轮椅的创新是至关重要的。三、国内外的
7、研究现状及研究意义：1、可爬楼梯的智能轮椅的研究现状自 1986 年英国开始研制第一辆智能轮椅来，许多国家投入较多资金研究智能轮椅。如美国麻省理工院 WHEELESLEY 项目、法国 VAHM 项 目 、 德 国 乌 尔 姆 大 学 MAID(老年人及残疾人助动器)项目、西班牙 SIAMO 项 目 、 加 拿 大 AAI 公 司 TAO 项目、欧盟 TIDE 项目、 台 湾 中 正 大 学 电 机系 LUOSON 项目、我国 863 智能机器人智能轮椅项目及第三军医大学外科研究所项目等。由 于 各 个实 验 室 的 目 标 及 研 究 方 法不尽相同,每种轮椅解决的问题及达到的能力不同。初期的
8、研究,赋 予 轮 椅 的 功 能 一 般 都 是 低 级 控 制,如简单的运动、速度控制及避障等。随着机器人控制技术的发展,移动机器人大量技术用于轮椅,智能轮椅在更现实的基础上,有更 好的交互性、适应性、自主性 。如：（1） 德国乌尔姆大学在一个商业轮椅基础上研制了轮椅机器人 MAID ,并进 行 了 实 地 现 场 表演，该轮椅机器人在公共场所拥挤有大量乘客的环境中,进行了超过 36 小时的考验,能够自动识别和判断出行驶的前方是否有行人挡路,或 是 否 可 能 出 现 行 驶 不 通 的 情 况 ,自动采取绕行动作,它甚至还能够提醒挡路的行人让开道路。此项目得到德国科学技术部的财政支持,据计
9、划,这种智能轮椅正式面世时,价格会比普通电动轮椅高出约 50%，然而其成本很高，注定了其难以进入普通家庭，无法更多的为普通老百姓提供援助。（2 ）麻省理工智能实验室的智能轮椅威尔斯利，为一半自主式机器人轮椅,配备有计 算 机 控制 和 传 感 器 的 电 动 轮 椅 ,还装有一个 Macintosh 笔记本电脑用于人机界面交互。系统由两部分组成,智能轮椅系统提供低级控制, 避障和保证正确的运动方向;用 户 和 轮 椅 之 间 的 人 机 界 面 提 供 高级 控 制 。 这 个 智 能 轮 椅 允 许 用 户 通过三种方式来进行控制:菜单、操纵杆和用户界面。用户界面模式下,用户和机器之间仅需通
10、过用户眼睛运动来控制轮椅,即用鹰眼系统来进行驱动。但是另外，在实际应用中智能轮椅实际综合采用了几种方法提高定位系统的精度和可靠性，但精确度离用户正常使用有一定距离；该智能轮椅功能单一，缺少大数据在医疗平台的运用，未能实现对老人、对残障人士的护理功能，仍具有很大的发展深入的空间。（3 ）西班牙 SIAMO 目标是根据用户的残障程度及特殊需求建造多功能系统。为达到要求,特别研究了系统的模块化和灵活性,设计了分布式构架, 也着重开发了人机界面,使用户更易于控制轮椅。随着项目的发展,整 个 系 统 包 括 一 个 完 整 的 环 境 感 知 及 综 合 子 系 统 、 一 个 高 级决策导航与控制子系
11、统和人机界面个部分,人 机 界 面 有 五 种 方 式 呼 吸 驱 动 、 用 户 独 有 语 音识别、头部运动、眼电法及智能操作杆,大大增加了用户与轮椅交互的方式, 使轮椅的功能更为丰富。可是其控制系统实时性较功耗较大， 续航能力不高， 离真正的实用还有一定距离。另外，国内轮椅产品基本还在低端层面上，高技术含量的产品特别是个性化产品尚不能满足需求。而进口的轮椅虽然功能更加稳定和完善，但是价格一般高达十几万甚至上百万，一般家庭经济上难以承受。 由于研究成果不太成熟，主要停留在研究或者模型上，鲜有转化为实际产品投入市场的，没有实现产业化。2、 国内外护理设施的研究现状：目前市面上的护理床目前具有
12、的功能及其不足：起坐功能：绝大多数为折弯强推式起坐功能，容易引起背部脊椎及盆骨损伤。翻身功能：均为半体翻身功能，不能真正的翻身，容易扭伤，造成骨骼损伤，并且没有自动定时翻身，仍需护理者干预，并不能实现自主护理。坐便系统：没有自动清洗功能，仍旧需要护理者照顾护理。并且没有解决异味大、污染多、不便于清洗等关键问题。手动呼叫：对于失能老人及部分残障人士来说难以操作，没有实现真正的智能化。非智能系统：操作繁琐，安全性能差，一键操作错误时非常危险时刻需要按急停按键。此外，护理床还具有体积大难以移动，难以自主清理卫生等重大缺陷。医用防大小便失禁处理器设备如爱馨天使护理床，舒佑康大小便智能护理机等虽已略备基
13、本雏形，但仅限于医疗领域，具有操作所需专业性强、体积较大致行动不便等缺点，且在智能操作及解放人力方面有所不足，因而不并适合普通家庭使用，难以得到普及。那么，小巧灵活又必不可少的轮椅便成为了智能护理设备最好的承载体与执行体。但是迄今为止，国内外绝大多数智能轮椅只将视线聚焦于轮椅的自动化运作方面，鲜有人将轮椅与日常护理结合，于是行动不便的老年人、残障人士的日常自主护理问题便成为轮椅设计上一个不可规避的漏洞。3、国内外已经成熟的爬楼梯轮椅的结构和避障的模式：（1）已有的 3 种机械结构轮组式轮组式爬楼轮椅直接利用车轮或者类轮转动达到爬坡的目的，通过轮组的翻转来达到上下楼梯的目的。它的特点是每个轮组依
14、照星形轮的方式进行运动，一般有平地行驶和跨越台阶两种工作模式。但是，爬楼梯是，个小轮一起绕中心轴公转，翻跨上台阶，速度较慢，重心起伏较大，会使乘坐者感到不适。履带式履带型爬楼梯的轮椅，比轮组式更加连续的行走方式，传动效率比较高。在上下楼梯的过程中，轮椅的重心总是沿着与楼梯台阶沿的连线相平行的直线运动，比较平稳，但它最大的不足是平底行走的阻力较大，运动不灵活，在爬楼梯是履带容易磨损。多足式多足式爬楼梯轮椅的主要特点是具有两套或两套以上支承装置,多套支承装置交替支承,以现上下楼梯的功能。这种机构的爬楼梯过程类似于人上下楼梯的过程,也有人称之为步行式爬楼梯轮椅,早期的爬楼梯轮椅多采用这种方式,189
15、2 年 Bray 发明的第一台爬楼梯轮椅就采用了这种方式。在爬楼梯时，先由其中一套支承装置支承,抬高轮椅及另一套支承系统,再水平向前移动,上一级台阶。然后,由另一套支承装置支承,将前面那套支承装置收回,如此循环,直到爬完整段楼梯为止,其爬楼梯过程不连续。此种类型的爬楼梯轮椅运动相对比较平稳,但是对控制的要求比较高,操作比较复杂。（2）已有的运动传感数据采集系统及避障模式斯坦福研究院（ski）在 1966 年至 1972 年中研制出第一台自主移动机器人，其目的是研究应用人工智能技术，在复杂环境下机器人系统的自主推理，规划和控制。七八十年代随着计算机发展，移动机器人研究又出现了新的高潮，其中运动传
16、感数据采集系统及避障模式是一个重要问题，世界著名的公司开始研制移动机器人平台。九十年代以来，以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术，高适应性的引动机器人控制技术，真实环境下的规划技术为标志，开展了移动机器人根高层次的研究。而国内在移动机器人的研究上起步较晚，大多数尚处于某个单项研究阶段。中国科学院自动化自行设计，制造的全方位移动机器人视觉导航系统；哈尔滨工业大学 1996 年研制成功了导游机器人；2003 年中科院自动化所研制研发了智能 CASIA-I。该移动机器人是集多种传感器，视觉语音识别等于一体的智能机器人。它无需人的干预，能自主完成运动导航躲避障碍等功能。2006 年 4 月，沈阳
17、新松机器人自动化股份有限公司研制的我国第一代个人机器人发布，该机器人通过轮式走行机构和传感器阵列，可在家中自主行走并从容躲避障碍物。无论什么类型的智能机器人，运动传感数据采集以及避障模式都是一个重点问题也是一个难点问题。而应用于爬楼梯轮椅的运动传感数据采集以及避障模式也是重要的一环，基础的一环。虽然现在在路径规划上有成熟的算法，但是存在一定的缺点，爬楼梯的轮椅同样在运动传感数据采集以及避障模式存在一些问题，数据采集的优化，以及避障模式的灵活程度都需要提高。所以我们团队便着重研究基于基于嵌入式系统的智能轮椅。本项目旨在设计一种智能的模块化护理轮椅，预期目标是应用嵌入式技术，将智能轮椅与多功能护理
18、模块相结合，同时根据市场上现有的和国内外相关研究改良现有轮椅的结构，从人性化设计和改良用户体验为目的，提供解决残障人士和老年人的出行与护理的难题的方案。研究意义（1）更强大的行动能力：突破传统轮椅行动上的限制，帮助残疾人，截瘫病人，身体行动不便的老年人等特殊人群拥有更好的行动能力，如上下楼梯，和更大的活动空间，开阔自己的身心，改善他们的生活方式，有益于这类特殊人群的身心健康。（2）更为人性化的护理功能：该轮椅创新添加了护理模块，应用大数据技术，及时检测并提醒使用者的身体状况，提供健康数据档案的管理与服务，对使用者的健康状态进行监测、恢复提供了科学的依据，同时，在护理过程中经常需要移动病人，这无
19、疑又增加了护理人员的负担，本作品有利于减轻用户的不适症状，也能为使用者解决一些琐碎的生理问题，减小护理人员的负担，从而减轻病人的内疚感，减轻因人口的老龄化加重而造成的对医疗与社会保险的压力。这对特殊人群、对社会皆有广泛的积极意义。（3）更高的性价比：由于目前的智能轮椅基本上采用与移动机器人相同的技术方案，因而成本很高，因而难以进入普通家庭。而基于嵌入式系统的智能轮椅控制器将能够很好的解决现有的智能轮椅控制器存在的成本高、功耗大、续航能力差等问题，向智能轮椅的产业化方向迈进一大步。因此我们项目有着广阔的市场前景，应用范围符合现阶段社会的发展趋势与应用需求。四、项目研究的目标及主要内容项目共分为
20、5 个部分，以下是各个部分的目标：1、 轮椅的运动部分，其中包括：（1）轮椅爬楼梯结构和在平地上行驶的结构和一篇论文；（2）一套运动传感器以及 gps 卫星定位系统；（3）一个基于 stm32 的姿态运算算法和一篇论文；（4）用于记录轮椅运动过程和位置变化的应用程序（和 linux 软件相关） 。2、 linux 软件平台、其中包括：（1）一套自己设计的 arm 电路板，配套一块 lcd 显示屏；（2）一系列和运动和护理部分相结合的底层驱动程序；（3）配置 opencv 库一套图像识别的算法，给运动和护理部分提供辅助；（4）用 qt 环境开发出三个程序：a、用于记录轮椅运动过程和位置变化的应用
21、程序；b、一套结合生理传感、报警，大数据在线医疗，护理的综合智能医用程序；c、用于图像分析并给前两个程序提供接口的应用程序。3、 医疗康复护理平台：（1）一套使用者生理状态实时监测及记录系统；（2）紧急呼叫功能； （3）一套实现自主智能定时翻身的机构； （4）有意识排泄问题的解决；（5）大小便失禁问题的解决；（6）一套适量的康复训练及按摩模块；（7）综合以上的一篇论文。4、 图像识别分析部分：（1）摄像头模块的驱动和控制系统，控制摄像头方向，高度等； （2）对楼梯的图像分析算法，即时提供更准确的数据，结合运动传感器和运动算法提高轮椅爬楼梯的可靠性，以及一篇论文；（3）用于图像分析并给前两个程序
22、提供接口的应用程序(和 linux 软件相关)；（4）与 kinect 项目合作，依据从 kinect 采集的动作识别信息给康复训练提供数据，实现轮椅康复训练的功能。5、用户端应用程序(1)云端服务器管理程序，包括：a.服务器自身运行所需的程序b.数据上传、下载的接口以及数据处理程序(2)供轮椅使用者使用的程序，包括：a.与服务器通信以及数据上传的程序b.紧急报警程序(3)供使用者家属及医生平台使用的监护程序，包括：a.用于获取轮椅使用者身体状况数据的程序b.用于接收轮椅使用者的信息的程序6、为整个产品申请实用新型专利；四个项目的基本内容及系统关系框架图：1、 运动部分：（1）可爬楼梯为了提高
23、爬楼梯的稳定性跟攀爬楼梯的效率，同时避免多足式对于控制要求比较高，操作比较复杂的问题，设计的可爬楼梯的智能轮椅基本模型，以爬楼梯时履带式模型为基础，搭建改进轮组式部分模块，在爬楼梯时采用行走方式更为连续的履带式，搭建的车轮内置，避免重心起伏较大，引起的乘坐者不适感，同时增加智能轮椅的可操作性；（2）在平地行走时：为减少履带式智能可爬楼梯轮椅履带的磨损，减少平底行走的阻力，有内置的车轮展开工作，增加轮椅平路行走的流畅性。至于在运动中的障碍检测与合理避障问题：在运动过程中，智能轮椅会遇到障碍，此时需要运用某一种或几种算法绕过障碍。由于障碍物的不同，避障算法也不一样。当遇到静止不动的障碍时，智能轮椅
24、可以采用势场法或基于地图计算出新的路径绕过障碍如果遇到规则性运动的动态障碍，可以预先计算获得障碍物的出现时间和地点，而后结合所得数据信息规划合适的避障路径。所有障碍物，按照既定的路径运动，同时使用传感器监测轮椅周围的环境信息。如发现不明物体进入设定的最小安全距离内，立即报警并停车，情况危急时采取应急避障措施。这种随机避障方法简单易行，但是遇到高速运动的障碍物发生碰撞的可能性较大，并且在随机躲避障碍物的过程中容易远离预先规划的行驶路径。（3）轮椅内部和外部传感器a、内部传感器：轮椅自身的精确控制检测位置、角度、速度、加速度、姿态方向、倾斜、力等。使用已有的霍尔元件、加速度计、陀螺、倾角传感器、加
25、速度、角加速度计等。卡尔曼滤波作为一种数值估计优化方法，与应用领域的背景结合性很强。因此在应用卡尔曼滤波解决实际问题时。PID 控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件。通过对数据的改变量计算出控制量的改变量。通过 stm32 的端口结合传感器相应的通信协议，及时的将数据读出之后，通过波尔曼滤波较小误差的算法计算出轮椅自身的姿态变化，并使用 pid 控制方法控制轮椅的电机，及时改变轮椅的姿态。b、外部传感器:为了清晰地感知机器人所在环境中的状态，通过使用光学测距传感器 超声波传感器 gps 定位。2、linux 嵌入式平台部分（1）因为是结合轮椅中使用，所以不能放一台 pc 机作为中
26、心处理机构，所以适合嵌入式应用的低功耗高性能 arm 处理器，和方便移植并有一套完善的开发环境的 linux 环境就成为了首选。我们打算开始时先使用较为容易入手的 mini2440（基于 sunsang s3c2440 400mhz arm 芯片的开发板）学习 linux 下的 qt 环境编程。并且针对于轮椅的结构和市场上主流的芯片，选择最适合轮椅上智能终端的处理器，并结合实际需要设计出拥有产品专利的电路板。（2）在整个轮椅的数据处理中，除了 arm 以外还包括了 stm32 为主控的运动数据采集处理部分和医疗机械控制部分，所以我们要编写出 linux 的底层驱动程序，与 stm32 建立通信
27、，完成控制信号的传递和生理信息、gps 位置信息的及时收容。（3）为了让使用者有更好的体验，我们打算在轮椅上设置一个高清摄像头，用来捕捉图像，用作爬楼梯时对楼梯高度和宽度的估计、避障时对道路情况的观察以及使用者及时状态的观察。（4）qt 环境下的应用程序：我们将产品的服务对象定为老年人，截瘫病人等行动不便的人士，所以傻瓜式的 UI 设计以及一键式的功能键设计是应用程序的设计要求。其中 gps 的数据和生理传感器的数据都要上传到服务器上3、医疗护理部分（1）使用者生理状态实时监测及记录，基于双通道动脉脉搏传感的腕戴式无线低功耗心率实时监测装置，在算法研究中，设计心率及血压算法并根据 PPA 和
28、PPS 标准差的差异实现了对腕表空载、静息和运动种状态的正确识别。（2）紧急呼叫功能，手机 APP 通过将云数据库数据与生理指标的监测录入的数据进行对比，如果有数据异常的波动情况，则在智能手机上实现智能呼叫。（3）实现自主智能定时翻身：机器根据初始设定时间（如 2 小时）自动触发翻身，在翻身前发出相应警报声提醒使用者做好相应翻身前准备。（4）有意识排泄问题的解决：当使用者有便意时，打开便孔，排便后污物滑落至污物池中收集起来。排便结束后触发开关，便池四壁的喷水口自动喷出设定好的温水（有特殊需求时还可加入护理液） ，随后出风口吹出暖风烘干。全程水温传感器、流速传感器和风温传感器接收和反馈信息并及时
29、调整水流速度、温度。水位传感器在污物桶即将储满及水箱水量过少时反馈信息随后触发相应的警报。（5）大小便失禁问题的解决：使用者发生排便行为后，排泄物落在重力感应器上触发开关，污物滑落至污物池中收集起来。一段时间后便池四壁的喷水口自动喷出设定好的温水（有特殊需求时还可加入护理液） ，出风口吹出暖风烘干。全程水温传感器、流速传感器和风温传感器接收和反馈信息并及时调整水流速度、温度。水位传感器在污物桶即将储满及水箱水量过少时反馈信息随后触发相应的警报。（6）针对截瘫患者设计的适量的康复训练及按摩模块：在使用者需要进行适量的康复训练及按摩时，略微调整姿态，触发相应按键，机器进行缓慢的收缩伸张上抬等动作引
30、导使用者的躯体进行相应运动或对相应部位进行滚动或按压按摩。4、软件部分(1)云端服务器部分云端服务器能提供传感器上数据以及监护平台下载数据的接口，使传感器采集到的数据能上传到服务器上，并让监护平台能获取到服务器上的数据。服务器也具有数据处理分析的能力，当检测到数据出现异常的时候能紧急报警并将报警信息发送到监护平台。(2)轮椅使用者部分轮椅使用者部分能根据使用者的要求来控制轮椅运动，还能采集使用者的身体情况数据，根据这些数据提供一些基本的护理服务，并将身体情况数据上传到云端服务器上。该部分还具有紧急报警功能，当检测到使用者的生理指标异常或使用者发出报警命令时，能与云端服务器通信并发送报警信息到监
31、护平台上。(3)监护部分监护部分能连接云端服务器并获取轮椅使用者的运动轨迹数据以及生理状况数据，从而为医生的诊断和护理提供参考，并在发生紧急情况时及时获得消息，从而能在最短时间内采取救护措施。五、项目创新特色概述本项目将一般的传统轮椅加以设计改造成为可爬楼梯的智能护理轮椅。1、 一个突出创新特色设计是改进了传统轮椅的运动缺陷，设计为可爬楼梯式，极大程度上扩大了使用者的活动范围，解决了行动不便人群的出行活动问题。2、 第二个突出创新特色设计是加入了智能护理功能，能使使用者自主自理部分生活起居，解决了行动不便人群、高位截瘫患者等的日常生理排泄及自主康复按摩等问题，同时具有智能翻身功能，大大降低了使
32、用者部分身体部位因长期压迫引起的褥疮坏死等疾病的可能性。3、 此外该轮椅具有生理状态实时监测功能，能及时传输到手机 APP 上并对比相应医疗数据，对使用者的生理健康状况给予适时地反馈，严重时触发警告。六、项目实施方案及实施计划由于可爬楼梯的智能护理轮椅涉及范围广，实现起来需要很多个模块的组合和整个系统的调整校正，所以我们计划把整体拆分，把各个部分的技术关键拿出来，整个团队一起解决。按时间的顺序安排，以下是详细计划：1、 初期：完成运动部分的全部内容从 2015 年 11 月 1 号到 2016 年 3 月 31 号：学习卡尔曼滤波和 pid 控制的具体实现方法，确定轮椅的结构，设计出一套包含传
33、感器驱动、运动算法、电机驱动电路、供电系统的整体系统。设计、论证并确定出轮椅的下层运动结构，确定爬楼梯的方式和避障的实现方法，完成运动处理单元 stm32 的所有源代码，调试所有运动传感器，加工出轮椅的功能模型，使整个结构可以完成爬楼梯、避开障碍物的工作。2、 中期：完成护理部分的全部内容从 2016 年 4 月 1 号到 5 月 1 号：常益嘉整理资料准备中期答辩；支宇航、晋与非查找资料，设计、论证并确定护理部分的机械结构。从 2016 年 5 月 1 号到 9 月 30 号：加工轮椅的护理部分功能模型，并完成护理单元 stm32的传感器驱动，通信模块程序。3、 后期：linux 平台程序从
34、 2016 年 10 月 1 号到 2017 年 5 月 1 号，完善所有 linux 应用程序，建立服务器，完成手机 app。并且完成所有系统整合，调试整个系统。完成所有论文，申请相关专利；期间提前一个月让一个人整理资料，应对最终答辩。七、成员分工情况常益嘉：负责 qt 程序编写，手机 app 编写，建立良好的人机交互方式。支宇航：负责 linux 移植，所有 pcb 电路板的设计打样，合作编写 stm32 程序和 linux 底层驱动；晋与非：负责机械结构设计加工，合作编写 stm32 程序和 liinux 底层驱动，搭建服务器。八、预期成果及成果形式1、可以展示的可以避障和爬楼梯的轮椅概
35、念模型、功能模型、产品实物。还有一项此产品的实用新型专利和关于姿态运算、避障算法、改善轮椅结构方面的三篇论文。2、一套包括翻身、按摩、大小便失禁解决、生理传感器数据采集模块化的护理的功能模型，和大小便失禁、生理数据采集的两篇相关论文。 、3、4 款 linux 的应用程序，分别是 gps 位置信息管理上传程序、轮椅运动控制程序、护理控制及生理信息采集上传程序、图像识别程序。1 款手机 app，有提醒功能并能用来及时查看使用者的生理指标的程序。除此之外，还有服务器上用来数据库管理的程序，还有网页上用来查看使用者状态的前端应用程序。九、资助经费使用计划（支出项目、计算根据及理由）类别 明细 单价
36、数目 总价Mini2440 开发板 700 3Stm32 开发板 3高清摄像头及其他传感器1000 1其他电子配件 3000 1搭建服务器 1000 1软件开发调研 1000 1供电系统 1000 1Pcb 制作 500 1机械材料及加工 2000 1论文发 1000 5 5000表专利申请4000 1 4000申请人签名： 年 月 日 姓名 张海林 性别 男出生年月职称/职务研究领域所属院系导 师手机 E-mail十、指导教师科研项目情况十一、指导教师能否提供实验场地，如何解决实验场地的问题十二、指导教师意见及具体的指导计划指导教师签名： 年 月 日十三、评审委员会意见 组长（签字）： 年 月 日十四、学院意见 负责人（签字）： （公章）年 月 日十五、学校意见负责人（签字）： （公章）年 月 日十六、省教育厅评审意见：（公章）年 月 日
