一種盲人避障導(dǎo)航拐杖的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉一種盲人避障導(dǎo)航拐杖，包括信號(hào)采集裝置，用于測(cè)取障礙物相對(duì)于拐杖的方向和距離參數(shù)，并輸出所述方向和距離參數(shù)；數(shù)據(jù)處理電路，用于接收所述方向和距離參數(shù)并經(jīng)過處理，再輸出控制信號(hào)；電機(jī)振動(dòng)裝置以及語音提示裝置，用于接收所述控制信號(hào)，并向拐杖使用者對(duì)應(yīng)發(fā)送存在障礙物的提示信息與拐杖姿態(tài)信息；通過兩個(gè)超聲波傳感器以及用于安裝超聲波傳感器的支架作為信號(hào)采集裝置，該支架可調(diào)節(jié)兩超聲波傳感器的間距用于適應(yīng)不同的地勢(shì)環(huán)境；另一方面采用電機(jī)振動(dòng)裝置以及語音提示裝置作為信息反饋裝置，從聽覺、觸覺的方式提醒使用者正確使用拐杖以及提醒拐杖使用者障礙物的距離和方向信息。
【專利說明】一種盲人避障導(dǎo)航拐杖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及盲人避障導(dǎo)航，尤其涉及為一種盲人避障導(dǎo)航拐杖。
【背景技術(shù)】
[0002]避開障礙物是盲人日常生活中最為重要的內(nèi)容，并且作為一個(gè)特殊群體，社會(huì)需要給予盲人更多的關(guān)注，使他們能夠更好地獨(dú)立生活。面對(duì)這類特殊人群，各種導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。然而，傳統(tǒng)的導(dǎo)航系統(tǒng)主要是:利用導(dǎo)盲器材上超聲波檢測(cè)模塊發(fā)送超聲波信號(hào)，當(dāng)超聲波檢測(cè)模塊接收到返回的超聲波信號(hào)時(shí)判斷盲人正前方一定距離內(nèi)是否存在障礙物，然后通過聲音信號(hào)將障礙物信息反饋給盲人。由此可見，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的導(dǎo)航系統(tǒng)只能檢測(cè)盲人正前方的障礙物，而對(duì)于盲人左前方或者右前方的障礙物卻無法檢測(cè)，另一方面目前的導(dǎo)航系統(tǒng)只能大概檢測(cè)障礙物的距離，而不能檢測(cè)障礙物的方向，而且單純的通過聲音信號(hào)進(jìn)行反饋容易受到周圍環(huán)境噪音的影響。這些都給傳統(tǒng)的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)帶來了極大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種準(zhǔn)確、高效的用于盲人導(dǎo)航的在線檢測(cè)裝置，具體有以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
所述盲人避障導(dǎo)航拐杖，包括:
信號(hào)采集裝置，用于測(cè)取障礙物相對(duì)于拐杖的方向和距離參數(shù)，并輸出所述方向和距離參數(shù)；
數(shù)據(jù)處理電路，用于接收所述方向和距離參數(shù)并經(jīng)過處理，再輸出控制信號(hào)；
電機(jī)振動(dòng)裝置以及語音提示裝`置，用于接收所述控制信號(hào)，并向拐杖使用者對(duì)應(yīng)發(fā)送存在障礙物的提示信息與拐杖姿態(tài)信息；
通訊模塊，用于數(shù)據(jù)處理電路中的數(shù)據(jù)傳輸，所述信號(hào)采集裝置、數(shù)據(jù)處理電路、通訊模塊、電機(jī)振動(dòng)裝置以及語音提示裝置分別設(shè)置在拐杖上。
[0004]所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述信號(hào)采集裝置為兩個(gè)超聲波傳感器，所述超聲波傳感器分別與所述數(shù)據(jù)處理電路通信連接。
[0005]所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述超聲波傳感器設(shè)于拐杖桿身同一高度位置的兩側(cè)。
[0006]所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述兩個(gè)超聲波傳感器通過一個(gè)支架與拐杖連接，所述支架鉸接于拐杖桿身，支架相對(duì)于拐杖任意兩側(cè)分別設(shè)有若干個(gè)用于卡接超聲波傳感器的卡槽，形成兩超聲波傳感器不同間距的若干種分布。
[0007]所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述數(shù)據(jù)處理電路包括兩個(gè)單片機(jī)工作單元，所述每個(gè)單片機(jī)工作單元包括單片機(jī)中央處理器、存儲(chǔ)器以及通訊接口，所述存儲(chǔ)器、通訊接口分別與對(duì)應(yīng)的單片機(jī)中央處理器通信連接，所述兩個(gè)單片機(jī)工作單元通過通訊模塊通信連接。[0008]所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述電機(jī)振動(dòng)裝置設(shè)于拐杖的把手部。
[0009]所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述電機(jī)振動(dòng)裝置包括九個(gè)振動(dòng)電機(jī)，所述電機(jī)按3行、3列排成矩陣形式。
[0010]所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述通訊模塊為無線收發(fā)芯片。
[0011]所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述語音提示裝置設(shè)置在拐杖相對(duì)于把手部的一側(cè)。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
本發(fā)明提供的盲人避障導(dǎo)航拐杖，通過兩個(gè)超聲波傳感器以及用于安裝超聲波傳感器的支架作為信號(hào)采集裝置，該支架可調(diào)節(jié)兩超聲波傳感器的間距用于適應(yīng)不同的地勢(shì)環(huán)境，很好的解決了因超聲波探頭本身屬性缺陷造成的普通定位范圍受到限制的問題；另一方面采用電機(jī)振動(dòng)裝置以及語音提示裝置作為信息反饋裝置，從聽覺、觸覺的方式提醒使用者正確使用拐杖以及提醒拐杖使用者障礙物的方向和距離信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為所述盲人避障導(dǎo)航拐杖的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為所述拐杖的結(jié)構(gòu)示意圖。 [0015]圖3為所述拐杖檢測(cè)障礙物的原理示意圖。
[0016]圖中，1-電機(jī)振動(dòng)裝置，2-語音提示裝置，3-拐杖，31-把手部，32-桿身4_第一單片機(jī)工作單元，5-第二單片機(jī)工作單元，6-超聲波傳感器C1, 7-超聲波傳感器C2, 8-障礙物,9-通訊模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0018]本實(shí)施例提供的盲人避障導(dǎo)航拐杖3，如圖1所示，主要由信號(hào)采集裝置、數(shù)據(jù)處理電路、電機(jī)振動(dòng)裝置1、語音提示裝置2以及通訊模塊9組成。信號(hào)采集裝置，用于測(cè)取障礙物相對(duì)于拐杖3的方向和距離參數(shù)，并輸出方向和距離參數(shù)。數(shù)據(jù)處理電路，用于接收方向和距離參數(shù)并經(jīng)過處理，再輸出控制信號(hào)。電機(jī)振動(dòng)裝置I以及語音提示裝置2，用于接收控制信號(hào)，并向拐杖3使用者對(duì)應(yīng)發(fā)送存在障礙物的提示信息與拐杖3姿態(tài)信息。通訊模塊9，用于數(shù)據(jù)處理電路中的數(shù)據(jù)傳輸，信號(hào)采集裝置、數(shù)據(jù)處理電路、通訊模塊9、電機(jī)振動(dòng)裝置I以及語音提示裝置2分別設(shè)置在拐杖3上。本實(shí)施例提供的拐杖3由一直桿狀的桿身32和把手部31組成。本實(shí)施例中，考慮到復(fù)雜的排線，有可能使盲人在使用過程中帶來不必要的麻煩，故通訊模塊9采用無線收發(fā)芯片。當(dāng)然也可以從降低成本的角度出發(fā)，采用有線連接的方式，但是要盡可能的避免排線裸露于支架外。語音提示裝置2設(shè)置在拐杖3相對(duì)于把手部31的一側(cè)。
[0019]本實(shí)施例中的信號(hào)采集裝置采用兩個(gè)超聲波傳感器，即超聲波傳感器C1 6與超聲波傳感器C2 7。兩個(gè)超聲波傳感器分別與數(shù)據(jù)處理電路通信連接。兩個(gè)超聲波傳感器設(shè)于拐杖桿身32的同一高度位置的兩側(cè)，并可隨拐杖3的桿身同步徑向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0020]由于不同的地勢(shì)環(huán)境會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)度、精度，為了適應(yīng)不同的地勢(shì)環(huán)境，本實(shí)施例將兩個(gè)超聲波傳感器通過一個(gè)支架與拐杖的桿身32連接，參見圖2、圖3。為了方便儲(chǔ)放，該支架與拐杖3采用鉸接的連接方式，可在與拐杖桿身32平行的一平面內(nèi)繞其鉸接點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，使用時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)支架至其長度方向與拐杖3桿身垂直位置，不使用時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)支架至其長度方向與桿身重合，這樣節(jié)省了占地空間。本實(shí)施例中，支架為一矩形框，支架上設(shè)有六個(gè)卡槽，相對(duì)于桿身的每一側(cè)設(shè)有三個(gè)，用于卡接超聲波傳感器。支架與拐杖3的鉸接點(diǎn)為支架長度方向上的中點(diǎn)，六個(gè)卡槽關(guān)于該鉸接點(diǎn)在支架的長度方向上對(duì)稱分布。處于對(duì)應(yīng)對(duì)稱位置的卡槽的間距分別為米、米、米，這樣一來該支架提供了三種超聲波傳感器在該支架上不同間距的對(duì)稱分布，很好的解決了因超聲波探頭本身屬性缺陷造成的普通定位范圍受到限制的問題(由于盡可能地簡化處理電路中的程序設(shè)計(jì)，因此只考慮超聲波傳感器對(duì)稱分布的情況)。
[0021]數(shù)據(jù)處理電路包括第一單片機(jī)工作單元4與第二工作單元5。每個(gè)單片機(jī)工作單元主要由單片機(jī)中央處理器、存儲(chǔ)器以及通訊接口組成。存儲(chǔ)器、通訊接口分別與對(duì)應(yīng)的單片機(jī)中央處理器通信連接，兩個(gè)單片機(jī)工作單元通過通訊模塊9通信連接，參見圖1。第一單片機(jī)工作單元4用于接收采集信號(hào)并形成障礙物相對(duì)于拐杖3的方向以及距離參數(shù)；第二單片機(jī)工作單元5用于根據(jù)參數(shù)形成對(duì)應(yīng)控制信號(hào)，并傳輸至信號(hào)采集裝置與電機(jī)振動(dòng)裝置I以及語音提示裝置2。
[0022]電機(jī)振動(dòng)裝置I設(shè)于拐杖3的把手部，電機(jī)振動(dòng)裝置I采用九個(gè)振動(dòng)電機(jī)。電機(jī)按3行、3列矩陣形式排布。根據(jù)障礙物相對(duì)于拐杖3所處的方向和距離不同，電機(jī)的工作模式也不同。若障礙物8處于拐杖3的左前方，則數(shù)據(jù)處理電路控制、、、、五個(gè)電機(jī)振動(dòng)3秒鐘，形成指向左前方向的箭頭。若障礙物8處于拐杖3的正前方區(qū)域，則數(shù)據(jù)處理電路控制、、、、五個(gè)電機(jī)振動(dòng)3秒鐘，形成指示正前方向的箭頭。若障礙物8處于拐杖3的右前方區(qū)域，則數(shù)據(jù)處理電路控制、、、、五個(gè)電機(jī)振動(dòng)3秒鐘，根據(jù)距離z的值控制振動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0023]本實(shí)施例提供的盲人避障導(dǎo)航拐杖3，通過兩個(gè)超聲波傳感器以及用于安裝超聲波傳感器的支架作為 信號(hào)采集裝置，該支架可調(diào)節(jié)兩超聲波傳感器的間距用于適應(yīng)不同的地勢(shì)環(huán)境，很好的解決了因超聲波探頭本身屬性缺陷造成的普通定位范圍受到限制的問題；另一方面采用電機(jī)振動(dòng)裝置I以及語音提示裝置2作為信息反饋裝置，從聽覺、觸覺的方式提醒使用者正確使用拐杖3以及提醒拐杖3使用者障礙物的位置信息。
【權(quán)利要求】
1.一種盲人避障導(dǎo)航拐杖，其特征在于，包括: 信號(hào)采集裝置，用于測(cè)取障礙物相對(duì)于拐杖的方向和距離參數(shù)，并輸出所述方向和距離參數(shù)； 數(shù)據(jù)處理電路，用于接收所述方向和距離參數(shù)并經(jīng)過處理，再輸出控制信號(hào)； 電機(jī)振動(dòng)裝置以及語音提示裝置，用于接收所述控制信號(hào)，并向拐杖使用者發(fā)送存在障礙物的提示信息與拐杖姿態(tài)信息； 通訊模塊，用于數(shù)據(jù)處理電路中的數(shù)據(jù)傳輸； 所述信號(hào)采集裝置、數(shù)據(jù)處理電路、通訊模塊、電機(jī)振動(dòng)裝置以及語音提示裝置分別設(shè)置在拐杖上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖，其特征在于，所述信號(hào)采集裝置為兩個(gè)超聲波傳感器，所述超聲波傳感器分別與所述數(shù)據(jù)處理電路通信連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖，其特征在于，所述超聲波傳感器分別設(shè)于拐杖桿身同一高度位置的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利 要求3所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖，其特征在于，所述兩個(gè)超聲波傳感器通過一個(gè)支架與拐杖連接，所述支架鉸接于拐杖桿身，支架相對(duì)于拐杖任意兩側(cè)分別設(shè)有若干個(gè)用于卡接超聲波傳感器的卡槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理電路包括兩個(gè)單片機(jī)工作單元，所述每個(gè)單片機(jī)工作單元包括單片機(jī)中央處理器、存儲(chǔ)器以及通訊接口，所述存儲(chǔ)器、通訊接口分別與對(duì)應(yīng)的單片機(jī)中央處理器通信連接，所述兩個(gè)單片機(jī)工作單元通過通訊模塊通信連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖，其特征在于，所述電機(jī)振動(dòng)裝置設(shè)于拐杖的把手部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖，其特征在于，所述電機(jī)振動(dòng)裝置包括九個(gè)振動(dòng)電機(jī)，所述電機(jī)按3行、3列排成矩陣形式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖，其特征在于，所述通訊模塊為無線收發(fā)-H-* I I心/T O
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盲人避障導(dǎo)航拐杖，其特征在于，所述語音提示裝置設(shè)置在拐杖相對(duì)于把手部的一側(cè)。
【文檔編號(hào)】A61H3/02GK103860361SQ201410131722
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】孫偉, 金炎, 張小瑞, 唐慧強(qiáng), 孫仲, 黃昆, 曹燚, 張瑾 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)