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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

■通讯员 周金柳 孙龙 白义东 杨育婷

3月9日,在西安电子科技大学人工智能学院焦李成教授、孙其功博士的指导下,智能感知与图像理解教育部重点实验室的研究生团队,将基于眼球控制的智能居家轮椅无偿捐赠给第一个登上华山的90后渐冻人张为。至此,团队两代研究生历时两年,终于将一台集轮椅控制、智能家居、娱乐功能于一体的渐冻人轮椅投入使用。

“以前只在电视上看到科学家霍金的轮椅,没想到我也能用上这么高科技的东西,非常感谢你们”,4月18日上午,在实验室团队和媒体的共同见证下,张为激动地说。

物理学家霍金的轮椅,由因特尔等科技巨头为其量身定制,成本高昂,无法量产,普通的渐冻人根本无法使用这些智能轮椅。如今,智能生活场景已经走进千家万户,家庭娱乐已经是必不可少的一环,让渐冻人出行自理、生活便捷,让他们平等地享受智能家居带来的乐趣,这些都成为了智能轮椅设计的出发点。

基于眼球控制的智能居家轮椅实物图

这款基于眼球控制的智能居家轮椅的创意灵感来源于渐冻人的需求,当时一个浙江人希望做出一款能够让渐冻人生活自理的出行工具。在指导教师焦李成教授和团队负责人孙其功博士商量之后,一致认为智能轮椅这个创意既契合了人工智能学院的研究方向,又能让学生真正将所学到的知识应用于产品实践,学有所用。

2017年暑假,在焦李成教授和孙其功博士的指导之下,组成了一个进行轮椅研发的小团队,包括王浩然、白义东、王泽新、高捷、李秀芳五位刚入学的2017届研究生新生。他们经过暑假两个月的不懈努力,终于做出了一款基于眼球定位技术的智能轮椅,使得渐冻人可以有一定的自理能力。同时,团队参加中国机器人及人工智能大赛,获得第二名的好成绩,现场评委也对轮椅的使用场景持肯定的态度。

一代轮椅获奖

在完成第一代的轮椅之后,团队发现目前轮椅的安全性、便携性等还存在较大的问题,无法在缺少陪护人的情况下保证渐冻人的安全出行。为了保证团队所做出的成果真正应用于实际生活,2018年暑假,焦李成教授和孙其功博士共同组建了2018级硕士生的新团队,包括成员:白义东、孙龙、杨育婷、周金柳、黄钟健、邵奕霖、王浩然。相比第一代智能轮椅,第二代智能轮椅的眼球定位准确性和行驶安全性大幅提高,能真正走出实验室,走进实际生活,在生活场景中满足出行的需求。

2019年4月团队在IPIU实验室

在此期间,团队成员利用课余时间,每天在轮椅项目上工作接近10个小时,很多时候中午都在实验室休息。团队中一名本科生因此每天往返于新老校区,几位同学有时候为了解决代码中的bug,经常通宵达旦,睡在实验室。正是大家不断的努力,才能不断解决遇到的问题,轮椅的功能不断丰富,用户体验不断完善。

为进一步丰富使用者的生活,提高生活质量,2018级硕士团队在第二代轮椅的基础之上,结合智能家居技术,推出了第三代智能轮椅,基于眼球控制的智能居家轮椅系统。系统通过对眼球进行识别与追踪,获取眼球视线聚焦位置、有效凝视时间等信息,通过计算可判断渐冻人当前的意图。渐冻人可自主控制轮椅沿所选路径移动、以及自如地控制门锁、灯光、窗帘、电视、空调等智能家居设备。同时,项目还加入了音乐部分,让渐冻人可以自己用眼睛选歌、听歌。这一代的智慧轮椅充分展现了其研发宗旨——为“渐冻人”等罕见病人的生活带来更多的便利,让每个人平等地感受智能带来的便捷,实现智慧生活。

第三代智能轮椅参加了2018年中国移动数字家庭创客马拉松,获得了全国二等奖,得到了社会的认可和媒体的关注。

2018年11月团队代表在中国移动数字家庭创客马拉松颁奖典礼

在媒体朋友的帮助下,团队接触到了张为。今年29岁的张为是山东菏泽人,16岁时被确诊为“渐冻症”。经历了多年病痛的折磨,张为却拥有着常人所没有的乐观心态。张为曾经说:“在我最困难的时候,妈妈和许多好心人给了我太多的帮助和爱。我觉得生活是公平的,我的心里没有怨恨和消极。命运拿走了我许多,又给了我很多。”

2019年3月团队在给张为调试轮椅

在焦李成教授和孙其功博士的协调之下,团队决定为渐冻人张为全方位定制一台全新的轮椅。在确定这款智能轮椅将要捐赠给张为之后,研发团队针对张为的情况,结合了张为的意见,对轮椅进行了个性化的调整。张为说自己的爱好是听评书,生活中说话声音小,于是现在的轮椅多了头枕式音箱和麦克风扩音器。张为经常去去各地演讲,为了方便携带,现在的轮椅的部件都可以拆卸,轮椅本身可以折叠,并更换了更轻便而更大容量的电池。除此之外,在轮椅硬件结构方面,也根据张为的身体情况进行了调整。在轮椅设计和的每一个细节上,都和张为进行了深入沟通,以充分提高轮椅的实用性和保证轮椅的安全性。

手工打磨轮椅器件

研发团队说,这个轮椅的研发初衷就是让更多有需要的人能更好地生活,有效提高他们的生活质量,无偿将这台轮椅捐赠给张为,他们的研发成果也就能真正发挥出它的价值。在研发过程中,他们不断从使用者的角度出发,希望做出有针对性的改进,因为他们的分析是有局限性的,捐赠给张为后,通过张为的真实使用体验和用户需求,团队也能更好地对轮椅进行改进,这是一个有反馈的过程。让科技为人们带来更美好的生活体验,是每一个科研人共同的心愿。

2019年4月张为在研发团队陪同下使用轮椅

至此,在焦李成教授和孙其功博士的指导下,来自西安电子科技大学人工智能学院的团队(成员:白义东、王浩然、王泽新、高捷、李秀芳、孙龙、杨育婷、周金柳、黄钟健、邵奕霖)历时两年,终于打造出真正满足渐冻人智慧生活的轮椅。

目前,轮椅解决了渐冻人出行、生活、娱乐等的基本功能,已经能够帮助渐冻人有生活自理能力,享受出行的方便和快捷。而团队正在开发红外避障、激光绘图等更加实用的功能,完成轮椅的半自动驾驶,让渐冻人在继解放双手之后解放双眼。同时,为了解决渐冻人语言表达的问题,团队希望在未来能够做出一款用眼球打字并转换为语音的应用,让渐冻人真正动起来、说出来,让渐冻人这个群体真正可以像正常人一样便捷出行、方便生活。

新闻链接:

中国日报:

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

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

中华网:https://news.china.com/domesticgd/10000159/20190420/35718680.html

腾讯新闻:http://xian.qq.com/a/20190418/000838.htm

中国青年网:http://news.youth.cn/gn/201904/t20190420_11932106.htm

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

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


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