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西电学子研制智慧轮椅 为渐冻症患者插上梦想翅膀
2019-04-23

■通訊員 周金柳 孙龙 白义东 杨育婷

3月9日,在西安電子科技大學人工智能學院焦李成教授、孫其功博士的指導下,智能感知與圖像理解教育部重點實驗室的研究生團隊,將基于眼球控制的智能居家輪椅無償捐贈給第一個登上華山的90後漸凍人張爲。至此,團隊兩代研究生曆時兩年,終于將一台集輪椅控制、智能家居、娛樂功能于一體的漸凍人輪椅投入使用。

“以前只在電視上看到科學家霍金的輪椅,沒想到我也能用上這麽高科技的東西,非常感謝你們”,4月18日上午,在實驗室團隊和媒體的共同見證下,張爲激動地說。

物理學家霍金的輪椅,由因特爾等科技巨頭爲其量身定制,成本高昂,無法量産,普通的漸凍人根本無法使用這些智能輪椅。如今,智能生活場景已經走進千家萬戶,家庭娛樂已經是必不可少的一環,讓漸凍人出行自理、生活便捷,讓他們平等地享受智能家居帶來的樂趣,這些都成爲了智能輪椅設計的出發點。

基于眼球控制的智能居家輪椅實物圖

這款基于眼球控制的智能居家輪椅的創意靈感來源于漸凍人的需求,當時一個浙江人希望做出一款能夠讓漸凍人生活自理的出行工具。在指導教師焦李成教授和團隊負責人孫其功博士商量之後,一致認爲智能輪椅這個創意既契合了人工智能學院的研究方向,又能讓學生真正將所學到的知識應用于産品實踐,學有所用。

2017年暑假,在焦李成教授和孫其功博士的指導之下,組成了一個進行輪椅研發的小團隊,包括王浩然、白義東、王澤新、高捷、李秀芳五位剛入學的2017屆研究生新生。他們經過暑假兩個月的不懈努力,終于做出了一款基于眼球定位技術的智能輪椅,使得漸凍人可以有一定的自理能力。同時,團隊參加中國機器人及人工智能大賽,獲得第二名的好成績,現場評委也對輪椅的使用場景持肯定的態度。

一代輪椅獲獎

在完成第一代的輪椅之後,團隊發現目前輪椅的安全性、便攜性等還存在較大的問題,無法在缺少陪護人的情況下保證漸凍人的安全出行。爲了保證團隊所做出的成果真正應用于實際生活,2018年暑假,焦李成教授和孫其功博士共同組建了2018級碩士生的新團隊,包括成員:白義東、孫龍、楊育婷、周金柳、黃鍾健、邵奕霖、王浩然。相比第一代智能輪椅,第二代智能輪椅的眼球定位准確性和行駛安全性大幅提高,能真正走出實驗室,走進實際生活,在生活場景中滿足出行的需求。

2019年4月團隊在IPIU實驗室

在此期間,團隊成員利用課余時間,每天在輪椅項目上工作接近10個小時,很多時候中午都在實驗室休息。團隊中一名本科生因此每天往返于新老校區,幾位同學有時候爲了解決代碼中的bug,經常通宵達旦,睡在實驗室。正是大家不斷的努力,才能不斷解決遇到的問題,輪椅的功能不斷豐富,用戶體驗不斷完善。

爲進一步豐富使用者的生活,提高生活質量,2018級碩士團隊在第二代輪椅的基礎之上,結合智能家居技術,推出了第三代智能輪椅,基于眼球控制的智能居家輪椅系統。系統通過對眼球進行識別與追蹤,獲取眼球視線聚焦位置、有效凝視時間等信息,通過計算可判斷漸凍人當前的意圖。漸凍人可自主控制輪椅沿所選路徑移動、以及自如地控制門鎖、燈光、窗簾、電視、空調等智能家居設備。同時,項目還加入了音樂部分,讓漸凍人可以自己用眼睛選歌、聽歌。這一代的智慧輪椅充分展現了其研發宗旨——爲“漸凍人”等罕見病人的生活帶來更多的便利,讓每個人平等地感受智能帶來的便捷,實現智慧生活。

第三代智能輪椅參加了2018年中國移動數字家庭創客馬拉松,獲得了全國二等獎,得到了社會的認可和媒體的關注。

2018年11月團隊代表在中國移動數字家庭創客馬拉松頒獎典禮

在媒體朋友的幫助下,團隊接觸到了張爲。今年29歲的張爲是山東菏澤人,16歲時被確診爲“漸凍症”。經曆了多年病痛的折磨,張爲卻擁有著常人所沒有的樂觀心態。張爲曾經說:“在我最困難的時候,媽媽和許多好心人給了我太多的幫助和愛。我覺得生活是公平的,我的心裏沒有怨恨和消極。命運拿走了我許多,又給了我很多。”

2019年3月團隊在給張爲調試輪椅

在焦李成教授和孫其功博士的協調之下,團隊決定爲漸凍人張爲全方位定制一台全新的輪椅。在確定這款智能輪椅將要捐贈給張爲之後,研發團隊針對張爲的情況,結合了張爲的意見,對輪椅進行了個性化的調整。張爲說自己的愛好是聽評書,生活中說話聲音小,于是現在的輪椅多了頭枕式音箱和麥克風擴音器。張爲經常去去各地演講,爲了方便攜帶,現在的輪椅的部件都可以拆卸,輪椅本身可以折疊,並更換了更輕便而更大容量的電池。除此之外,在輪椅硬件結構方面,也根據張爲的身體情況進行了調整。在輪椅設計和的每一個細節上,都和張爲進行了深入溝通,以充分提高輪椅的實用性和保證輪椅的安全性。

手工打磨輪椅器件

研發團隊說,這個輪椅的研發初衷就是讓更多有需要的人能更好地生活,有效提高他們的生活質量,無償將這台輪椅捐贈給張爲,他們的研發成果也就能真正發揮出它的價值。在研發過程中,他們不斷從使用者的角度出發,希望做出有針對性的改進,因爲他們的分析是有局限性的,捐贈給張爲後,通過張爲的真實使用體驗和用戶需求,團隊也能更好地對輪椅進行改進,這是一個有反饋的過程。讓科技爲人們帶來更美好的生活體驗,是每一個科研人共同的心願。

2019年4月張爲在研發團隊陪同下使用輪椅

至此,在焦李成教授和孫其功博士的指導下,來自西安電子科技大學人工智能學院的團隊(成員:白義東、王浩然、王澤新、高捷、李秀芳、孫龍、楊育婷、周金柳、黃鍾健、邵奕霖)曆時兩年,終于打造出真正滿足漸凍人智慧生活的輪椅。

目前,輪椅解決了漸凍人出行、生活、娛樂等的基本功能,已經能夠幫助漸凍人有生活自理能力,享受出行的方便和快捷。而團隊正在開發紅外避障、激光繪圖等更加實用的功能,完成輪椅的半自動駕駛,讓漸凍人在繼解放雙手之後解放雙眼。同時,爲了解決漸凍人語言表達的問題,團隊希望在未來能夠做出一款用眼球打字並轉換爲語音的應用,讓漸凍人真正動起來、說出來,讓漸凍人這個群體真正可以像正常人一樣便捷出行、方便生活。

新聞鏈接:

中國日報:

http://www.chinadaily.com.cn/a/201904/19/WS5cb98432a3104842260b73341.html

新浪網:http://k.sina.com.cn/article_2748597475_a3d444e302000mytj.html

中華網:https://news.china.com/domesticgd/10000159/20190420/35718680.html

騰訊新聞:http://xian.qq.com/a/20190418/000838.htm

中國青年網:http://news.youth.cn/gn/201904/t20190420_11932106.htm

三秦網:http://www.sanqin.com/2019/0417/416290.shtml

三秦都市報:https://news.xidian.edu.cn/info/1482/203275.htm


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