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AI 姿态识别 · 医疗辅具 · 包容性设计

基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅

袁同学 · 初中 · 零一优创学员

初中
完成年级
6轴
MPU6050感测维度
全方位
4向麦轮移动能力
北京市金鹏一等奖海淀区青创赛一等奖宋庆龄全国金奖(2025 年初中组北京唯二之一)
Why This Project

为 什 么 做 这 个?

袁同学的姥爷和太姥爷都是脑梗患者,肢体偏瘫导致无法自主操控轮椅,姥姥每次移动他们都十分吃力。袁同学注意到脑梗患者头部通常仍能活动,由此设计了基于MPU6050传感器的头部控制麦克纳姆轮轮椅,让患者通过头部动作自主控制轮椅,并在狭窄空间灵活移动。

方案迭代明显,研究深度高,解决的问题直接,且具有典型性

— 项目亮点

Recognition

荣 誉 与 奖 项

北京市金鹏一等奖海淀区青创赛一等奖宋庆龄全国金奖(2025 年初中组北京唯二之一)
Challenges & Solutions

技 术 挑 战

01

控制方式选型

对比语音控制、摇杆控制和头部控制三种方案:语音识别受噪音干扰,摇杆需要手部力量。头部控制采用MPU6050传感器,不依赖手部操作,不受环境噪音影响,操作直观稳定,最终选用此方案。

02

麦克纳姆轮集成

普通轮椅在狭窄空间转向困难。将麦克纳姆轮应用到医疗辅助设备,通过四轮组合实现前进、后退、横向平移、斜向移动等全方位运动,彻底解决狭窄空间行动难题。

03

安全制动设计

需要防止患者身体失衡时轮椅失控。设计了双重安全机制:检测到合加速度异常时自动紧急制动;脚踏板踩下时强制停止;两套机制互为冗余,提升整体安全性。

Process

过 程 记 录

基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅 过程照片 1
基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅 过程照片 2
基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅 过程照片 3
基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅 过程照片 4
基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅 过程照片 5
基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅 过程照片 6
基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅 过程照片 7
基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅 过程照片 8
基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅 过程照片 9
基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅 过程照片 10
基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅 过程照片 11
基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅 过程照片 12
基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅 过程照片 13
System Architecture

系 统 架 构

基于头部姿态控制的脑梗患者居家轮椅 - 系统架构图
Arduino NanoMPU6050陀螺仪传感器麦克纳姆轮直流减速电机H桥电机驱动蓝牙通信铝型材+亚克力结构3D制图软件

袁同学 · 初中

看着姥姥每次艰难地推动姥爷,我特别想为姥姥分担一些。现在这个轮椅真的可以让姥爷自己控制了,感觉很值得。

Tech Stack

技 术 栈

Arduino NanoMPU6050陀螺仪传感器麦克纳姆轮直流减速电机H桥电机驱动蓝牙通信铝型材+亚克力结构3D制图软件
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