风靡全球的“冰桶挑战”让“渐冻人”群体已经走进了公众视线。“渐冻人”患有“肌萎缩侧索硬化症”,是一种肌肉萎缩、难以控制身体自主移动的罕见病症。在第十四届全国“挑战杯”大学生课外科技学术作品竞赛终审决赛上,米兰网页版,米兰(中国),米兰(中国)“睿眼随行”团队凭借为“渐冻人”量身定制的新型“智能轮椅”,一举夺得一等奖。
做脑电波控制的机器人
在大一时,西安电子科大学生朱翊和他的同班同学马璁因一个偶然的巧合,接触到了脑电波信号检测技术,两人对此产生了很大兴趣,制作一个由脑电波控制的机器人的想法由此诞生。
在参加大学生国家创新训练计划时,他们制作了最初的第一代机器人。该机器人可以通过脑电波控制行走的方向,通过安装摄像头实现3D探测功能,移动时的精确度并不是很高。
“既然脑电波识别不准确,那么能不能让我看向左,它就朝左走,看向右它就向右走呢?”朱翊又有了新的感悟,“因为距离大脑最近的就是眼睛,视觉与运动又有着密切的联系,虽然之前也考虑过使用陀螺仪传感器,但控制起来较为繁琐,综合考虑多种方案之后,最终我们选择给它添加人眼识别系统。”
从机器人到智能轮椅
那么,如何捕捉眼球微小的变化呢?如何应对不同使用环境下光线的差异呢?这又是一个新难题。“刚开始的人眼识别系统采用的是传统摄像机,室内环境、遮挡物、天气等因素都会导致图像难以辨别。”经过多次尝试,团队发现红外线摄像头可以准确获取轮椅使用者的眼部图像,经过这一改进,“睿眼随行”辅助轮椅的雏形——由眼球和脑电波双重控制的机器人诞生了。
忙碌了两年,改进后的机器人各项性能上都优于第一代机器人,团队便开始致力于提高作品的实用性,将机器人改造成轮椅,使其更好地为社会服务。
谈及轮椅这个实用性的想法,团队成员马璁说:“渐冻症患者虽然他们的手和脚无法自由运动,但靠近脑部的眼睛还是健康的,为何不让我们的机器人带着他们四处走走呢?”
从机器人到轮椅的转型过程并非一帆风顺。“我有一次没注意到一个小电阻,测出来的数据差异很大,卡了半个多小时。还有一次,我把同样的代码复制一遍,编译器甚至也会报错。”团队的成员们对各自奇奇怪怪的经历都记忆犹新,“在实际操作中就会发现,这种不起眼的小错误有很多,只能一点点地慢慢排除。”
已经申报国家专利
对于使用者来说,这款轮椅操作起来十分简单。操作者只需要稍微专注地平视前方,轮椅就会向前移动,眼睛向左、向下看,轮椅就会向左、向后移动。除了平常的移动操作之外,轮椅还设有紧急开关。在轮椅移动的时候,只需要眨一下眼睛,这套系统就会立即停止。更方便的是,这套“睿眼随行”控制系统可以安装在各种传统轮椅上,使用者可根据自身需求购买轮椅,再对其进行改造,使其能真正做到“睿眼随行”,具有很高的普适性。
目前,这款轮椅已申报了国家专利。对于作品的后续完善和推广,团队表示,这件作品还有许多可以完善的地方,比如可以设计一个简洁的用户界面,让不同的使用者在调整参数时更直观、便于操作,轮椅的控制稳定性也可以进一步提高,在外观设计上也可以变得更美观。
(文/西安日报·张 潇 王朱丹)