一种新型嵌入式AI智能交互轮椅的制作方法

本实用新型涉及人工智能以及嵌入式设备技术领域，具体涉及一种新型嵌入式ai智能交互轮椅。

背景技术：

随着人工智能的不断发展，人们对产品的智能性提出了更高的要求。同时，随着物联网以及嵌入式设备技术的不断发展，嵌入式以其体积小、功能全面、移植成本低、性能稳定、易于编程的特点，使得嵌入式设备开发越来越受欢迎。一种新型嵌入式ai智能交互轮椅设备旨在通过提高人机交互质量，进一步满足人们对智能化设备的使用需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种新型嵌入式ai智能交互轮椅。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种新型嵌入式ai智能交互轮椅，该智能交互轮椅包括轮椅、嵌入式主控板、图像采集模块、声音采集模块、显示屏和超声波模块。

所述的嵌入式主控板安装在轮椅的底座下；可以获得最短布线距离，减小信号的传输时延和抗电磁干扰。

所述的图像采集模块安装在轮椅的一侧扶手上，用塑性较好的长支架连接支撑，并通过usb连接线与嵌入式主控板实现电路连接；塑性长支架可以充分利用轮椅设备人机位置相对固定的优势，降低开发和使用成本。

所述的声音采集模块嵌入在轮椅座椅背部，并通过usb连接线和gpio接口与嵌入式主控板实现并行通信；可以最清晰地获取人声，双通道并行通信可减少误差，保证识别的准确率。

所述的超声波模块用于解算位置并进行避障，三个超声波模块分别布置在轮椅的前侧、左侧和右侧，并分别通过杜邦线与嵌入式主控板的通用gpio串口实现电路连接；三个方向地部署可以较全面地检测与障碍物的距离和作出目前位置的正确解算，从而提高避障能力。

所述的显示屏安装在轮椅的另一扶手上，并通过hdmi线与嵌入式主控板实现电路连接。

进一步地，所述的嵌入式主控板包括电源供电电路、接口转换电路、led指示灯电路、主控bcm2839电路、hdmi电路、无线通信模块电路和gpio扩展接口电路；所述的主控bcm2839电路通过内部定时器接口对其他外设电路输出控制信号；所述的接口转换电路采用基于uvc架构协议的camera接口adc转换电路；所述的led指示灯电路接收主控bcm2839电路的电平信号并输出响应光信号，所述的电源供电电路通过micousb采集电压并通过dc-dc开关稳压芯片向外设提供1.8v和3.3v电压，所述的电源供电电路与主控bcm2839电路相连，提供5v工作电压；所述的hdmi电路通过hdmi接口将图像声音信号传递给显示屏；所述的gpio扩展接口电路通过gpio接口与外设电路进行通信；所述的无线通信模块电路用于与网络或多个控制终端进行无线数据传输；所述的无线模块电路基于https和蓝牙4的协议标准，可进行无线组网，接收到数据后通过uart接口把数据或控制指令传输给主控bcm2839电路。

进一步地，所述的嵌入式主控板对图像采集模块和声音采集模块传送过来的数据做出分析处理，并通过内置的无线通信模块发送网络请求信号，后得到识别处理信号并返回嵌入式主控板。

进一步地，所述的嵌入式主控板接收返回的识别处理信号并运用机器学习算法进行运算处理得到意图决策结果，并融合语音信号进行打包传输。

进一步地，无线通信模块再次发送网络请求，并将分析语音合成信号返回嵌入式主控板。嵌入式主控板通过hdmi电路，通用gpio接口电路和显示屏以及外部设备通信输出语音信号和图像信号以及控制信号，从而实现人工智能技术给人与轮椅设备进行交互赋能。

进一步地，在控制运动的同时，超声波模块的各个组成单元(测距单元、解算单元、避障单元)会实时监测距离并解算出当前位置，遇到障碍物时会向系统发出避障中断，系统响应避障中断并控制轮椅电机执行退避动作，从而实现避障效果。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本实用新型公开的一种新型嵌入式ai智能交互轮椅，可以实现轮椅设备与人类进行类人化地智能交互和智能控制。完成人工智能在移动交互时的落地运用，满足了人们对丰富的智能需要。

附图说明

图1是本实用新型中的整机实现模型图；

图2是本实用新型中的软件技术路线图；

图3是本实用新型中的系统连接框图；

图4是本实用新型中的主控电路原理图；

图5是本实用新型中的图像采集模块数字转换电路原理图；

图6是本实用新型中的hdmi电路原理图；

图7是本实用新型中的gpio扩展接口电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1所示，一种新型嵌入式ai智能交互轮椅，该智能交互轮椅包括轮椅、嵌入式主控板、图像采集模块、声音采集模块、显示屏和三个超声波模块。其中，图像采集模块可以用来采集人脸，声音采集模块可以用来采集声音信号；嵌入式主控板用于处理采集到的信号后输出图像声音信号到显示屏或控制信号；所述的图像采集模块由图像传感器、图像分割器、数字信号处理器三个部分构成，所述的声音采集模块由声音传感器、滤波处理器、数字信号处理器三个部分构成，所述的超声波模块由测距单元、解算单元、避障单元三个部分构成。

如图2所示，所述的ai智能交互轮椅运用到的人工智能技术包括人脸微表情识别、语音识别、决策算法、nlp、语音合成等。所述的人脸微表情识别将人脸图像信号转化为表情情绪信号、语音识别模型用于将声音信号转换成文本信号、继而通过决策算法和nlp处理得到回应话术文本或执行指令信号，回应话术文本可进一步通过语音合成转化成语音信号。

如图3所示，所述的ai智能交互轮椅的硬件结构包括嵌入式主控板、图像采集模块、声音采集模块、扬声器、显示屏和通信接口电路。数字麦克风摄像头作为传感器，接口转换电路用于将传感器数据离散化成嵌入式主控板可以处理的数据，嵌入式主控板用于分析数据和处理指令和服务器通信，扬声器和其他电路作为外部电路，服务器负责提供人工智能技术服务。

如图4所示，该嵌入式主控板电路采用的是博通bcm2839芯片，提供高频信号处理和代码指令控制。

如图5所示，该接口转换电路为camera接口电路，用于处理图像声音等信号并发送给嵌入式主控板。

如图6所示，该hdmi电路用于将嵌入式主控板输出的图像声音信号显示于显示屏上。

如图7所示，该gpio扩展电路用于和外电路通信，将控制电信号传输到轮椅的各个设备上。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。