合 式多 功能智能手杖 - Nanjing University of...
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、启明星创新团队-破风小分队
汇报人:王波
组 合 式 多 功 能 智 能 手 杖
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01 02 03 04 05
目 录CATALOG
产品背景BACKGROUND
项目架构FRAMEWORK
产品创新INNOVATION
技术难点DIFFICULTY
市场分析MARKET
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社会需求
现存产品
目标定位
研发纪实
01
项目设计背景&开发周期
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目前80岁以上的高龄人口已接近2400万高龄老人,且还有低视力人群、盲人、平衡能力差群体、心血管患者及骨关节炎患者等特殊群体;
如何利用信息通信技术(ICT)和IOT技术研发一款针对外出的智能辅助科技产品显得尤为重要。
社会需求 SOCIAL DEMAND
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现存产品EXISTING PRODUCTS
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Sony、Isowalk等均推出相关智能手杖;
但在姿态检测、续航能力、适用人群、云端解决方案均存在不适应国内市场实际需求的缺陷。
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智能手杖设计团队提出并
达成“组合式”设计思想
的IOT终端产品。
进行智能手杖的软硬件的
系统设计思路及SENSOR
选型,并进行小组讨论
智能手杖的软硬件(电路、通信
系统、上位机、云端及CAD及3
维结构设计)设计完成。
完成市场调研及潜在用户
需求分析,此时“易联云”
云端已经运行8个月。 获得医院、医疗器材及
企业的合作意向书,并
申请2项软件著作权、2
项实用新型专利、1项发
明专利。
产品一期建模完成,对RTOS、
算法、云平台进行了稳定性测
试,并进行20把初期量产。
2017.3
2016.122017.10
2016.10
2017.7
2017.4
研发纪实 DESIGN EVENTS
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硬件设计
软件设计
网络架构
核心算法项目架构FRAMEWORK
02
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手杖体结构
2.1 硬件设计--现有外观HARDWARE
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手环结构 智能手杖整体结构
智能手杖硬件端由手杖和手环构成,二者之间采用蓝牙(HC05)进行通信;手杖:设计初期采用3D打印内凹形手柄,空间障碍物检测、脉搏检测、自适应灯的基本辅助功能;手环:初期是功能设计,具备脉搏检测、加速度检测(计步)、一键拨号、时钟显示、OLED显示屏。
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手杖体PCB设计
2.1 硬件设计--电路&程序HARDWARE
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智能手杖终端程序设计
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手杖体CAD结构剖析 手杖体3维结构剖析
2.1 硬件设计--设计标准HARDWARE
进行CAD设计,进行结构剖析,并制作3D效果图示;1为了更好的设计项目架构,2便于合作方及投资人快速了解项目
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“易联云”云平台数据展示 APP操作界面展示
2.2 软件设计--云平台&APPSOFTWARE
为使用者的监护人开放云平台&APP&WECHART;用以显示脉搏、运动状况等信息,并提供主动式“电子围栏”及“轨迹追踪”.
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终端软件工作流程展示智能手杖网络架构展示
2.3 网络架构&终端流程FRAMEWORK
网络架构:MQTT(Q1协议简洁(Head2),2底层基于TCP,可提供3种QOS服务质量保证(OFO:QOS2,刚好扣费一次),3基于发布订阅模式设计,从根本上实现解耦,管理者只关心与他有关设备)
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02OPTION
障碍物检测网络算法卡尔曼滤波
激光测距检测网络分布
01OPTION
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不同滤波算法下的距离误差对比
不同滤波算法下的距离信息
改进型隶属于各个子区域(根据隶属度函数确定属于哪个子区间)
2.4 核心算法1ALGORITHM
检测网络被划分成7个子区域
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03OPTION
“手杖+手环”双重姿态检测
使用者身体姿态解算图示
2.4 核心算法2ALGORITHM
身体姿态解算算法实现流程图
同时采用倾角&加速度,使用KE进行数据融合及误差补偿,对使用者姿态进行解算。
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不同的按压力度的脉搏波示意图
04OPTION
脉搏血氧及心率检测中均值滤波算法
脉搏经均值滤波算法处理后波示意图 脉搏经均值滤波算法处理后波示意图
2.4 核心算法3ALGORITHM
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刚体结构创新
传感器选型
IOT云平台
用户体验创新产品创新INNOVATION
03
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1
3.1 刚体结构创新STRUCTURE
模块化功能的设计思想 3 配套手环设计
2 内凹型手柄设计
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3.2 传感器选型SENSORS
1 Laser sensor:VL53L0X 2 Tilt sensor:MPU6050 3 Pulse sensor:MAX30102
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uNetIOT Platform
3.3 IOT云平台IOT PLATFORM
电话信息
心率
倾角
坐标
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APP&WeChat PC端
3.4 用户体验FELLING
倾角/心率检测 行走追踪 “电子围栏” PC端监测
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1加密(在应用层和传输层TLS-SCL信道加密技术,采用非对称加密算法,客户端加密使用SERVER公钥,SERVER使用私钥解密;Bank也是且我们的数据没到银行那种严格要求);2设备授权:提供product-ID product-KEY;防止D-DOS攻击,防止泛洪式攻击导致SERVER瘫痪
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市场分析MARKET
05产品优势
专利保护
投资意向
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5.1 产品优势对比ADVANTAGE
Hawkeye-I 索尼智能手杖 富士通Cane 2.0 “the aid”智能拐杖
探测网络探测 无 无 无障碍物检测 激光检测网络 无 无 无
价格/万 <0.1 >0.2 >0.3 >0.3
电量/h <6(正常50+MA,待机3~21uA)
(后期采用STM32L4系列超低功耗)
<3 <3 <4
自定义功能 模块化设计,
预留接口方便个性选择
模块化设计,
预留接口方便个性选择
模块化设计,
预留接口方便个性选择
模块化设计,
预留接口方便个性选择
IOT解决方案 完整方案
(终端、平台及系统支持)
仅提供质量方面的售后支持 仅提供质量方面的售后支持 仅提供质量方面的售后支持
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5.2 专利保护PATENT
IOT云平台软著 智能手杖终端程序软著 通信专利(室内外横向产品)
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EIl论文(算法支持)
产品拥有多项软件著作权、实用新型及发明专利,核心算法已经发表EI论文(1篇被录用,2篇终审);技术门槛的提高 1会提升自身科技含量,2限制一部分市场竞争者;保障产品的不可替代性。
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5.3 投资意向书INVESTMENT
西安市多宝缘生物科技有限公司 西安市腾景电子科技有限公司 陕西云中客文化传媒有限公司
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谢谢
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