本發(fā)明涉及自動化及機器人領域，尤其涉及盲人導航領域。

背景技術：

世界衛(wèi)生組織估計全世界有盲人4000萬到4500萬，低視力是盲人的3倍，約1.4億人，在生活中，盲人相對于常人有許多不便之處，尤其是盲人的出行受到了極大的限制，雖然為盲人出行建設有一定的基礎設施，例如盲道，然而，對于盲人來說，在行走中，還是不可避免會遇到障礙。通常盲人依靠拐杖敲打發(fā)出的聲音做出判斷，但這對于盲人來說，尤其是在嘈雜環(huán)境中判斷十分困難，而且盲人進行大范圍活動時，容易迷失方向，限制了盲人的活動。因此需要有相應的服務型導航機器人幫助盲人更好的進行活動。

隨著機器人技術的不斷進步，機器人能夠半自主或全自主地獨立完成各項工作，機器人無論是在日常生活中，還是在工業(yè)、農業(yè)生產活動中都扮演者越來越重要的角色，尤其是服務型機器人的發(fā)展保持了較快的增長速度，而且人們?yōu)榱颂岣呱钯|量，人們越來越青睞服務型機器人，因此服務型機器人有著廣泛的市場。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種維護方便、結構簡單，通過三維攝像頭以及傳感器，能夠實現(xiàn)定位、導航以及對障礙物檢測與避讓的室內盲人導航機器人。

為達成上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

室內盲人導航機器人，包括導航機器人和可穿戴式移動終端兩部分。

導航機器人包括攝像機模塊、行走模塊、中央控制單元、人機交互模塊、提醒模塊、無線通信模塊。中央控制單元獲得通過人機交互模塊輸入目的地信息和對攝像機模塊拍攝的局部三維環(huán)境照片進行處理，獲得當前位置并自動規(guī)劃線路，導航過程中若需要轉向或出現(xiàn)障礙物，控制提醒模塊對盲人進行提醒，并將行進速度和方向信息發(fā)送給行走模塊，控制導航機器人行進速度和方向。

進一步的，三維攝像頭有兩組，分別安裝在機器人前、后方，拍攝局部三維環(huán)境照片，用于生成三維局部環(huán)境地圖，實現(xiàn)對障礙物的檢測、避讓以及實時監(jiān)測盲人使用者位置，機器人自主調節(jié)行進狀態(tài)。

進一步的，所述光線傳感器采用E3F3-D16型，安裝于攝像頭周圍，用于檢測周圍環(huán)境光亮強度。

進一步的，照明設備安裝于各攝像頭周圍，當環(huán)境光亮強度影響成像質量時開始工作。

行走模塊承載機器人主體部分，作為機器人底盤，包括微控制器、行走機構。

進一步的，行走機構為三角式履帶輪，并且前輪可升降一定高度。

微控制器置于行走機構兩履帶輪中間的殼體內，用于控制行走機構的行進方向、速度，以及根據障礙物調節(jié)前輪升降。

中央控制單元置于導航機器人主體內部，用來處理三維攝像頭采集的三維環(huán)境照片，與三維室內場景地圖進行匹配定位、障礙物檢測和避讓以及監(jiān)測盲人使用者的位置，并判斷對于障礙物機器人能否繞行通過；接受人機交互模塊和語音模塊輸入的目的地，并自動規(guī)劃路線進行導航；接收光線傳感器采集的數據；控制提醒模塊、控制無線通信模塊。

進一步的，所述無線通信模塊采用LCX24A無線通信模塊，用于機器人與可穿戴式移動終端建立通信連接。

進一步的，所述人機交互模塊安裝于機器人后方扶手上，是專門為盲人使用者設計的手動輸入裝置，以提高輸入的準確性。

進一步的，所述提醒模塊安裝在導航機器人后方扶手上以及其主體周圍，機器人扶手上安裝有四個指向不同方向的振動片，振動提醒使用者轉向或前方出現(xiàn)障礙物，LED在導航機器人使用時顯示相應的文字提醒行人注意避讓。

可穿戴式移動終端獨立于導航機器人，由盲人穿戴，包括語音模塊、加速度傳感器、無線通信模塊，以頭戴式耳機為載體，加速度傳感器、無線通信模塊安裝于耳機腔體內。

進一步的，所述無線通信模塊用于可穿戴式移動終端與導航機器人建立通信連接。

進一步的，所述語音模塊包括骨傳導式麥克風和耳機，用于輸入目的地信息和接受機器人發(fā)出的障礙物和轉向等提醒信息。

進一步的，所述加速度傳感器為XL403D型，實時監(jiān)測盲人使用者行進速度，并將信息發(fā)送至中央控制單元，控制導航機器人行進速度。

有益效果

本發(fā)明的用于室內盲人導航機器人集定位、導航、避障、人機交互為一體，在室內場所為盲人提供服務。通過機器人前、后方兩組三維攝像頭建立局部環(huán)境地圖，實現(xiàn)定位、避障和監(jiān)測使用者行動狀態(tài)；可通過可穿戴式移動終端或機器人扶手上的人機交互模塊與使用者進行交互，提高了盲人使用者獲取信息的準確性以及行進的安全性；履帶式行走機構增強了機器人通過性；可穿戴式移動終端有加速度傳感器，能夠使機器人調節(jié)行進速度，使盲人使用者不偏離導航路線；語音模塊中的骨傳導式麥克風和耳機，提升了在嘈雜環(huán)境下語音輸入和語音提醒的準確性；安裝在機器人四周的LED屏幕，可提醒行人注意避讓。

附圖說明

圖1為本發(fā)明盲人導航機器人實施例的系統(tǒng)框圖。

圖2為本發(fā)明盲人導航機器人實施例簡易圖。

具體實施方式

為了更了解本發(fā)明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。

如圖1所示，根據本發(fā)明的較優(yōu)實施例，室內盲人導航機器人，包括導航機器人和可穿戴式移動終端201兩部分。其中，導航機器人包括攝像機模塊104、行走模塊102、中央控制單元101、人機交互模塊105、提醒模塊106、無線通信模塊103；可穿戴式移動終端201包括語音模塊202、加速度傳感器203、無線通信模塊204。

攝像機模塊104采集局部環(huán)境的三維照片，傳送至中央控制單元104，經處理后建立局部環(huán)境地圖，獲取機器人當前位置，并檢測障礙物與監(jiān)測盲人使用者位置。

行走模塊102根據加速度傳感器203檢測到盲人的行進狀態(tài)和盲人與機器人的位置控制機器人行進速度和方向，確保盲人使用者不脫離導航路線。

中央控制單元104處理由攝像機模塊104采集的三維環(huán)境照片，經處理后生成局部三維環(huán)境地圖與三維室內場景地圖進行匹配定位、障礙物檢測和避讓以及監(jiān)測盲人使用者的位置，并判斷對于障礙物機器人能否繞行通過，如無法通行，則重新規(guī)劃線路；接受來自人機交互模塊105和語音模塊202輸入的目的地信息，自動規(guī)劃路線進行導航；同時控制提醒模塊106、無線通信模塊103對盲人進行提醒。

提醒裝置106包括安裝在導航機器人后方扶手上四個指向不同方向的振動片以及機器人主體周圍的LED顯示屏，振動片提醒盲人轉向和出現(xiàn)障礙物，LED顯示屏顯示相應文字提醒周圍行人注意避讓。

無線通信模塊108通過與可穿戴式移動終端201的無線通信模塊204建立通信連接，實現(xiàn)語音輸入和語音導航、障礙物提醒。

人機交互模塊105安裝于機器人后方扶手上，是專門為盲人使用者設計的手動輸入裝置，能夠輸入目的地信息，中央控制單元104根據輸入的目的地自動規(guī)劃線路進行導航。

可穿戴式移動終端201獨立于導航機器人，由盲人穿戴，包括語音模塊202、加速度傳感器203、無線通信模塊204，以骨傳導耳機為載體，加速度傳感器203、無線通信模塊204安裝于耳機腔體內，通過無線通信模塊204與導航機器人建立通信，傳遞信息。

語音模塊202包括骨傳導式麥克風和耳機，用于語音輸入目的地信息和接受機器人發(fā)出的障礙物和轉向等提醒信息。

加速度傳感器205用于實時撿測盲人使用者行進速度，通過中央控制單元101控制機器人行進速度。

本實施例提出的室內盲人導航機器人，使用方便，定位精度高，避障能力強，信息獲取、處理速度快，判斷準確，實用性強。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。