一、项目背景
1.1 项目研究背景
随着全球人口老龄化问题日益严重，残疾人数量持续增加，尤其是视力受损或失明患者的出行需求更加迫切。全球约有2.85亿名视力受损或失明患者，轮椅成为他们日常生活中不可或缺的出行工具。目前，全球轮椅的年需求量已经达到3000万台，市场前景非常广阔。随着智慧城市和物联网等新技术的发展，轮椅的结构和功能也在不断更新，成为研究热点。然而，当前市场上的轮椅主要包括手推式和电动摇杆式两种类型，存在以下问题：
（1）缺乏环境交互反馈：现有的传统轮椅和电动轮椅主要注重“人—椅”之间的运动功能交互，缺乏“环境—椅—人”的逆向反馈机制。这种局限性对于视、听、触觉等有障碍的用户来说，无法有效构建与环境之间的交互，限制了他们的正常顺畅出行。
（2）感知与安全防护不足：传统轮椅在环境感知和安全防护方面存在明显不足。残障群体和老年人的反应能力有限，在使用轮椅时难以及时感知周围环境和移动物体的变化，处理紧急情况的能力也较弱，增加了使用风险。
（3）自主导航与移动控制缺陷：手推式轮椅需要他人辅助完成移动，电动轮椅虽配备了摇杆和速度控制按钮，但仍缺乏自动避障能力和高级安全性。同时，现有轮椅对固定线路缺乏辅助驾驶功能，对陌生线路缺乏导航和地图提示功能。
在此背景下，随着“多模感知”和“多模控制”技术的发展，解决室内自主导航和室外广域出行问题成为智能轮椅研究的重点。这些新技术的应用将全面提升轮椅的智能化水平，弥补现有轮椅在环境感知、移动控制和人机交互方面的不足。
1.2 项目研究意义
本项目具有以下实际意义：
（1）技术革新与应用：相比传统轮椅，智能轮椅上安装了雷达、摄像头等传感器，结合多模感知算法、轮椅控制算法及物联网技术，能够解决室外环境下的感知、移动安全和人机交互问题，推动轮椅向智能化方向发展。
（2）提升安全与便捷性：本项目致力于从安全、易用和智能等方面全面提升我国轮椅等助行产品的研发水平，为新一代智能移动助行器的产业化提供技术保障。通过科技应用，为应对老龄化社会的到来提供有效措施，满足老年人提高生活品质和心理健康的迫切需求，显著提升老年人和残疾人的生活质量。
（3）填补国内空白：通过智能助行器产品和系统的研制，可以在高端智能助行器产品方面填补国内空白，缩小与日本等先进国家的差距，打破国外产品在中高端领域的垄断地位，提升我国智能轮椅的技术水平，促进我国智能轮椅产业的发展。
（4）多模感知与多模控制的融合：本项目将多模感知与多模控制技术相结合，实现轮椅在复杂环境下的自主导航和安全出行，特别是在室内自主导航和室外广域出行方面，提供可靠的技术支持和解决方案。
（5）社会与经济效益：智能轮椅的推广应用不仅有助于提高老年人和残疾人的生活质量，还有助于推动相关产业的发展，创造更多的就业机会，带来显著的社会和经济效益。
1.3 项目创新点
二、方案论证与设计
2.1 基于摄像头和激光雷达的多模感知技术
2.2 基于激光SLAM的室内自主导航技术
2.3 基于互联网地图的室外广域出行技术
2.4 智能轮椅多模态人机交互技术
三、技术细节与原理
3.1 基于YOLOv7的多场景识别技术
3.2 基于激光点云的路面可行驶区域检测算法
3.3 室内自主导航技术
3.4 室外广域出行技术
3.5 人机交互技术
四、系统测试与分析
五、总结与展望
分割线，项目开源将逐渐完善更新。