西電學子研製智慧輪椅 為漸凍症患者插上夢想翅膀

2021-01-17 智能感知與圖像理解

「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麼高科技的東西，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，張為激動地說。

物理學家霍金的輪椅，由因特爾等科技巨頭為其量身定製，成本高昂，無法量產，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，這些都成為了智能輪椅設計的出發點。

基於眼球控制的智能居家輪椅實物圖

這款基於眼球控制的智能居家輪椅的創意靈感來源於漸凍人的需求，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，一致認為智能輪椅這個創意既契合了人工智慧學院的研究方向，又能讓學生真正將所學到的知識應用於產品實踐，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，終於做出了一款基於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慧大賽，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。為了保證團隊所做出的成果真正應用於實際生活，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、黃鐘健、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準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，團隊成員利用課餘時間，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於新老校區，幾位同學有時候為了解決代碼中的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。

為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，基於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——為「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，團隊接觸到了張為。今年29歲的張為是山東菏澤人，16歲時被確診為「漸凍症」。經歷了多年病痛的折磨，張為卻擁有著常人所沒有的樂觀心態。張為曾經說：「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，我的心裡沒有怨恨和消極。命運拿走了我許多，又給了我很多。」

2019年3月團隊在給張為調試輪椅

在焦李成教授和孫其功博士的協調之下，團隊決定為漸凍人張為全方位定製一臺全新的輪椅。在確定這款智能輪椅將要捐贈給張為之後，研發團隊針對張為的情況，結合了張為的意見，對輪椅進行了個性化的調整。張為說自己的愛好是聽評書，生活中說話聲音小，於是現在的輪椅多了頭枕式音箱和麥克風擴音器。張為經常去各地演講，為了方便攜帶，現在的輪椅的部件都可以拆卸，輪椅本身可以摺疊，並更換了更輕便而更大容量的電池。除此之外，在輪椅硬體結構方面，也根據張為的身體情況進行了調整。在輪椅設計和的每一個細節上，都和張為進行了深入溝通，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，無償將這臺輪椅捐贈給張為，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，因為他們的分析是有局限性的，捐贈給張為後，通過張為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。讓科技為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月張為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慧學院的團隊（成員：白義東、王浩然、王澤新、高捷、李秀芳、孫龍、楊育婷、周金柳、黃鐘健、邵奕霖）歷時兩年，終於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、雷射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，為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為語音的應用，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。

通訊員 周金柳 孫龍 白義東 楊育婷

新聞連結：

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

三秦都市快報：

https://news.xidian.edu.cn/info/1482/203275.htm

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