基于心率識別的自動剎車裝置

■上海市晉元高級中學 王 正 冷春波 劉 好

由于壓力、環境等的影響，因高血壓、高血脂等原因引起的腦梗、心梗等突發疾病的發病率持續增高。尤其在開車過程中，駕駛員的身體健康關系到整車人及鄰近車內人員、行人的生命和財產安全。

駕駛員在突發疾病狀況下，不能有效地控制自己的身體，實現安全剎車、停車。目前的汽車安全輔助系統大多針對特定性能缺陷或零件設備的不穩定性而設計。如當汽車輪胎胎壓不穩定或輪胎溫度異常時，通過警示燈提醒其他車輛“本車存在爆胎隱患”，也有針對疲勞駕駛、酒后駕駛、車內CO2含量等進行語音提醒的設計。然而，這些都不能幫助駕駛員在突發疾病時剎車或安全停車。

我們擬設計一款基于心率識別的自動剎車裝置，該裝置能監測駕駛員的心率，在其心率出現異常時自動剎車。

一、系統設計及搭建

選用可穿戴的心率傳感器，通過心率傳感器將模擬信號輸入Arduino板中，若心率異常且超出一定范圍，則Arduino板輸出信號控制電機及繩子拉動腳剎剎車（如圖1）。基于心率識別的自動剎車裝置應用的元器件及功能見表1。

依據設計原理圖，搭建自動剎車裝置，圖2和圖3分別為該裝置的原型打樣圖和成型打樣圖。

圖1 基于心率識別的自動剎車裝置設計原理圖

表1 基于心率識別的自動剎車裝置元器件及功能

圖2 基于心率識別的自動剎車裝置原型打樣

圖3 基于心率識別的自動剎車裝置成型打樣

二、研究結論

本研究利用Arduino開源技術，實現自動開啟危險報警閃光燈并自動剎車的功能。無線心率傳感器可使測試者自由活動。本裝置無需改變原有剎車系統，直接在外部安裝即可，節省成本，方便投入使用。

自動駕駛技術是一種通過計算機系統實現無人駕駛的技術，安全問題是其關鍵問題之一。本系統可以綜合考慮駕駛員的身體狀況，結合實時車速以及前后、左右車輛和行人的距離等因素，采用不同的剎車策略，降低高速行駛時自動剎車的危險。