本發(fā)明涉及智能共享輪椅，具體涉及一種用于陪診的智能共享輪椅控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、共享輪椅一定程度上為行動(dòng)不便的用戶提供了便捷，在醫(yī)院、養(yǎng)老院等場(chǎng)所得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是醫(yī)院場(chǎng)景中，共享輪椅不僅能夠幫助行動(dòng)不便的患者輕松地在醫(yī)院內(nèi)部移動(dòng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)避障、安全監(jiān)護(hù)、自動(dòng)導(dǎo)航等功能，例如：

2、發(fā)明專利cn106726208a，一種智能共享輪椅控制系統(tǒng)，公開(kāi)了“包括rc主控制器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、數(shù)據(jù)采集模塊和傳感器模塊；傳感器模塊實(shí)時(shí)探測(cè)智能共享輪椅周圍路況信息并對(duì)引領(lǐng)者進(jìn)行圖像采集，數(shù)據(jù)采集模塊接收傳感器模塊的圖像信息，數(shù)據(jù)采集模塊將圖像信息傳送至rc主控制器模塊；rc主控制器模塊根據(jù)預(yù)設(shè)程序?qū)Σ杉降膱D像信息進(jìn)行綜合分析處理，生成合理的指令傳送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)智能共享輪椅的跟蹤行走及自動(dòng)避讓”；發(fā)明專利cn116270047a，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)動(dòng)和遠(yuǎn)程健康監(jiān)測(cè)的電動(dòng)輪椅控制系統(tǒng)及方法，公開(kāi)了“基于uwb測(cè)距實(shí)現(xiàn)高靈敏度的自動(dòng)跟隨，基于九軸imu和gps&北斗雙模實(shí)現(xiàn)高精度定位，基于毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)低延時(shí)智能避障功能，基于rfid的定制化生命體征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?yàn)槭褂谜咛峁└邷?zhǔn)確度、非侵入式的實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)”；發(fā)明專利cn110320921a，一種面向醫(yī)院交通的自動(dòng)導(dǎo)航共享智能共享輪椅系統(tǒng)，公開(kāi)了“采用視覺(jué)定位與自主導(dǎo)航技術(shù)、室內(nèi)自動(dòng)駕駛技術(shù)和多模態(tài)智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航的“共享智能共享輪椅”；采用了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云平臺(tái)技術(shù)在手機(jī)app上實(shí)現(xiàn)“一鍵預(yù)約”，使預(yù)約成功的智能共享輪椅在醫(yī)院內(nèi)進(jìn)行“自主導(dǎo)航”，并到達(dá)指定的位置進(jìn)行服務(wù)；租借成功后，采用多模態(tài)智能控制技術(shù)，來(lái)操控輪椅到達(dá)目的地；輪椅服務(wù)完成后還可以“自動(dòng)導(dǎo)航”并實(shí)現(xiàn)歸還”。

3、雖然以上方案解決了醫(yī)院人力資源緊張的情況，簡(jiǎn)化了醫(yī)院繁瑣的租借程序，但是醫(yī)院人流量高，尤其是掛了多個(gè)門(mén)診或需要進(jìn)行多項(xiàng)檢查時(shí)，如何在陪診過(guò)程中控制智能共享輪椅，優(yōu)化導(dǎo)航路徑，縮減用戶使用共享輪椅的時(shí)間，提高智能共享輪椅使用率，同時(shí)提高用戶體驗(yàn)感，促進(jìn)智能共享輪椅在多領(lǐng)域的應(yīng)用，仍是亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明意在提供一種用于陪診的智能共享輪椅控制系統(tǒng)，基于灰狼優(yōu)化算法及目標(biāo)科室病房陪診知識(shí)圖譜創(chuàng)建陪診導(dǎo)航路徑優(yōu)化模型，并通過(guò)陪診導(dǎo)航路徑優(yōu)化模型對(duì)陪診導(dǎo)航路徑進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳陪診導(dǎo)航路徑，以提高智能共享輪椅使用率，同時(shí)提高用戶體驗(yàn)感。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種用于陪診的智能共享輪椅控制系統(tǒng)，包括：

4、預(yù)約模塊，用于獲取用戶預(yù)約請(qǐng)求，并完成智能共享輪椅的預(yù)約；

5、需求信息獲取模塊，用于獲取用戶目標(biāo)科室病房；

6、室內(nèi)導(dǎo)航及狀態(tài)監(jiān)控模塊，用于獲取醫(yī)院室內(nèi)交通地圖并對(duì)目標(biāo)科室病房就診狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；

7、陪診路徑優(yōu)化模塊，用于以陪診導(dǎo)航路徑為優(yōu)化目標(biāo)，基于醫(yī)院室內(nèi)交通地圖創(chuàng)建目標(biāo)科室病房陪診知識(shí)圖譜，基于灰狼優(yōu)化算法及目標(biāo)科室病房陪診知識(shí)圖譜創(chuàng)建陪診導(dǎo)航路徑優(yōu)化模型，并通過(guò)陪診導(dǎo)航路徑優(yōu)化模型對(duì)陪診導(dǎo)航路徑進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳陪診導(dǎo)航路徑；

8、智能導(dǎo)航模塊，用于根據(jù)最佳陪診導(dǎo)航路徑控制智能共享輪椅運(yùn)行。

9、本方案的原理及優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通過(guò)預(yù)約模塊獲取用戶預(yù)約請(qǐng)求，并完成智能共享輪椅的預(yù)約，便于用戶預(yù)約完成后，智能共享輪椅自動(dòng)導(dǎo)航至用戶所在位置，提高便捷性；通過(guò)需求信息獲取模塊獲取用戶目標(biāo)科室病房，以便于后續(xù)進(jìn)行優(yōu)化導(dǎo)航；通過(guò)室內(nèi)導(dǎo)航及狀態(tài)監(jiān)控模塊獲取醫(yī)院室內(nèi)交通地圖并對(duì)目標(biāo)科室病房就診狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；通過(guò)陪診路徑優(yōu)化模塊，以陪診導(dǎo)航路徑為優(yōu)化目標(biāo)，基于醫(yī)院室內(nèi)交通地圖創(chuàng)建目標(biāo)科室病房陪診知識(shí)圖譜，基于灰狼優(yōu)化算法及目標(biāo)科室病房陪診知識(shí)圖譜創(chuàng)建陪診導(dǎo)航路徑優(yōu)化模型，并通過(guò)陪診導(dǎo)航路徑優(yōu)化模型對(duì)陪診導(dǎo)航路徑進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳陪診導(dǎo)航路徑；智能導(dǎo)航模塊根據(jù)最佳陪診導(dǎo)航路徑控制智能共享輪椅運(yùn)行，以達(dá)到目標(biāo)位置進(jìn)行服務(wù)。通過(guò)創(chuàng)建陪診知識(shí)圖譜，便于從醫(yī)院室內(nèi)交通地圖中篩選出需要的部分內(nèi)容，減少優(yōu)化時(shí)冗余數(shù)據(jù)對(duì)優(yōu)化結(jié)果準(zhǔn)確性的影響，通過(guò)基于灰狼優(yōu)化算法及目標(biāo)科室病房陪診知識(shí)圖譜創(chuàng)建陪診導(dǎo)航路徑優(yōu)化模型，便于快速、準(zhǔn)確且高效的在考慮多維度影響因素的情況下獲取最佳陪診導(dǎo)航路徑。

10、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述陪診路徑優(yōu)化模塊包括目標(biāo)科室病房陪診知識(shí)圖譜創(chuàng)建子模塊：用于從醫(yī)院室內(nèi)交通地圖中識(shí)別出從用戶當(dāng)前位置遍歷目標(biāo)科室病房的所有輪椅可行路徑，并以科室病房及當(dāng)前位置為節(jié)點(diǎn)，科室病房排隊(duì)時(shí)長(zhǎng)為節(jié)點(diǎn)屬性，節(jié)點(diǎn)間的輪椅可行路徑為邊，路徑預(yù)計(jì)花費(fèi)時(shí)長(zhǎng)為邊屬性，創(chuàng)建陪診知識(shí)圖譜。

11、技術(shù)效果：醫(yī)院室內(nèi)交通地圖包含了醫(yī)院全局的交通路線情況，當(dāng)獲取用戶目標(biāo)科室病房后，按需識(shí)別出目標(biāo)科室病房的所有輪椅可行路徑方案并生成知識(shí)圖譜，便于直觀的了解交通情況，同時(shí)便于排除冗余數(shù)據(jù)，提高優(yōu)化速度。

12、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述科室病房排隊(duì)時(shí)長(zhǎng)基于目標(biāo)科室病房就診狀態(tài)通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型擬合歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)得到。

13、技術(shù)效果：通過(guò)對(duì)科室病房排隊(duì)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，便于導(dǎo)航路徑優(yōu)化。

14、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述陪診路徑優(yōu)化模塊還包括：

15、陪診路徑優(yōu)化模型創(chuàng)建子模塊，用于將每一陪診導(dǎo)航路徑方案作為一頭灰狼，初始化灰狼種群，并確定適應(yīng)度函數(shù)及約束條件；

16、陪診路徑優(yōu)化模型迭代子模塊，用于確定迭代次數(shù)，更新各灰狼位置及適應(yīng)度，將滿足終止條件的α狼位置定義為的最佳導(dǎo)航路徑。

17、技術(shù)效果：便于模擬自然界中灰狼領(lǐng)導(dǎo)等級(jí)和狩獵機(jī)制，以得到最終獵物位置作為最佳導(dǎo)航路徑。

18、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述適應(yīng)度函數(shù)由智能共享輪椅使用總時(shí)長(zhǎng)、智能共享輪椅占用總時(shí)長(zhǎng)和通行不穩(wěn)定性確定，適應(yīng)度函數(shù)為：

19、st,t,n＝w1ttimea+w2tzb+w3nwc

20、其中，ttime為路徑預(yù)計(jì)花費(fèi)時(shí)長(zhǎng)，tz為智能共享輪椅占用總時(shí)長(zhǎng)，nw為通行不穩(wěn)定性系數(shù)，w1、w2、w3為比例調(diào)節(jié)常數(shù)系數(shù)，a、b、c為因素影響程度縮放常數(shù)因子。

21、技術(shù)效果：通過(guò)適應(yīng)度函數(shù)便于對(duì)灰狼位置進(jìn)行更新迭代。

22、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述路徑預(yù)計(jì)花費(fèi)時(shí)長(zhǎng)確定方法為：獲取可達(dá)路徑的視頻信息，基于建筑類型對(duì)視頻信息進(jìn)行網(wǎng)格劃分并編號(hào)，并解析各網(wǎng)格中的行進(jìn)方向信息和擁堵情況信息，基于行進(jìn)方向信息和擁堵情況信息預(yù)測(cè)花費(fèi)時(shí)長(zhǎng)，預(yù)測(cè)模型如下：

23、

24、其中，ti為網(wǎng)格i的歷史單位距離通過(guò)時(shí)長(zhǎng)，li為網(wǎng)格i的通行距離，fi為網(wǎng)格i中行走方向數(shù)量影響常數(shù)系數(shù)，fi網(wǎng)格i中行走方向數(shù)量，yi為網(wǎng)格i中擁堵影響常數(shù)系數(shù)，ri為網(wǎng)格i中人數(shù)，si為網(wǎng)格i的面積。

25、技術(shù)效果：不同的建筑類型，由于通道寬度、人流量等影響，其通過(guò)的時(shí)間不同，通過(guò)進(jìn)行網(wǎng)格劃分并分別計(jì)算通過(guò)時(shí)長(zhǎng)，能夠提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

26、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述約束條件包括：

27、jtg∈ktg

28、z＝min(zw)

29、hi∈h

30、jtg表示智能共享輪椅在科室病房g處的時(shí)段，ktg表示科室病房g處的開(kāi)放時(shí)間段，z表示轉(zhuǎn)彎次數(shù)，zw表示轉(zhuǎn)彎次數(shù)集合，hi為智能共享輪椅經(jīng)過(guò)網(wǎng)格i處的環(huán)境數(shù)據(jù)，h表示合格環(huán)境數(shù)據(jù)的集合。

31、技術(shù)效果：便于確保某些科室病房只在特定時(shí)間內(nèi)開(kāi)放時(shí)，在該時(shí)段時(shí)完成遍歷，并最少轉(zhuǎn)彎提高舒適性，同時(shí)確保導(dǎo)航路徑的環(huán)境能夠使得智能共享輪椅正常工作。

32、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述迭代次數(shù)采用動(dòng)態(tài)調(diào)整的方式確認(rèn)，迭代次數(shù)的調(diào)整模型為：

33、

34、其中，n0為最低迭代次數(shù)，x為優(yōu)化變量數(shù)量，τx為優(yōu)化變量數(shù)量對(duì)應(yīng)優(yōu)化復(fù)雜性調(diào)整常數(shù)系數(shù)，x0為優(yōu)化變量數(shù)量閾值。

35、技術(shù)效果：變量共同決定了導(dǎo)航的最終方案，變量越多問(wèn)題維度越大，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整迭代次數(shù)，能夠充分探索搜索空間，同時(shí)也提高了迭代效率。

36、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述智能導(dǎo)航模塊還包括：

37、輪椅狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)智能共享輪椅的狀態(tài)，智能共享輪椅的狀態(tài)包括定位精度、信號(hào)狀態(tài)、電量狀態(tài)、座椅調(diào)節(jié)參數(shù)、傳感器故障狀態(tài)；

38、路況監(jiān)測(cè)子模塊，用于實(shí)時(shí)獲取最佳陪診導(dǎo)航路徑的路況，判斷可達(dá)性，當(dāng)最佳陪診導(dǎo)航路徑不可達(dá)時(shí)，重新進(jìn)行陪診路徑優(yōu)化；

39、用戶行為監(jiān)測(cè)子模塊，用于實(shí)時(shí)獲取用戶的身體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及監(jiān)控視頻，并同步至三方監(jiān)護(hù)端。

40、技術(shù)效果，便于確保能夠按照最佳陪診導(dǎo)航路徑順利到達(dá)目標(biāo)位置。

41、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，還包括三方監(jiān)護(hù)模塊，用于認(rèn)證三方監(jiān)護(hù)端權(quán)限，并基于權(quán)限對(duì)智能共享輪椅進(jìn)行控制，所述權(quán)限包括查看權(quán)限、信息交互權(quán)限和目標(biāo)科室病房修改權(quán)限。

42、技術(shù)效果：便于在用戶獨(dú)立就醫(yī)時(shí)，監(jiān)護(hù)人能夠進(jìn)行云端陪同，醫(yī)生能夠及時(shí)掌握用戶情況，并在具有突發(fā)情況時(shí)，及時(shí)對(duì)目標(biāo)科室病房進(jìn)行調(diào)整從而調(diào)整導(dǎo)航路徑。