专利名称：一种导盲杖的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种导盲装置，特别是涉及一种导盲杖。
背景技术：
据统计目前全世界有1.8亿盲人，是所有残疾人中所占比例最大的人群。盲人与 普通人不同，他们平时很少出门，因为外在不熟悉的环境非常不便于他们出行。生活中的诸 多不便，不可能有人在周围时刻提醒他们身边的潜在危险，尤其是上下楼梯十分危险，上楼 梯时，如果不知道前方是楼梯，会被绊倒、摔跤；下楼梯时，如果不知道前方是楼梯，危害就 更大了，会因为踏空步伐而有摔下楼梯的可能。所以他们需要辅助工具，导盲杖。传统的盲 杖多由竹子或轻质的棍子制成，盲人用手握住一端，另一端探寻路面。但要经过长时间的训 练，而且行动不方便。目前国内导盲杖采用可探测前方障碍物的技术(如红外线、激光 、超声波技术 等)，设有提醒装置，如振动提醒，语音提醒，但是其测得值精确度低，利用现有的导盲工具 也很难安全顺利上下楼，不能解决上下楼梯、遇到障碍物的问题，因此，盲人能否安全上下 楼梯、安全出行是以待解决的问题。
发明内容
本发明克服了上述缺陷，提供一种价格低廉、操作方便、测得值精确度高的导盲 杖。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案。本发明是一种导盲杖，包括杖体、电源、控制器，其特征在于还包括位于杖体上间 隔设置的第一红外线传感器、第二红外线传感器，所述红外线传感器包括发射红外线的发 射器和接收红外线的接收器。在发明中，还包括与杖体铰连成平行四边形的连杆，第一红外线传感器和第二红 外线传感器设置于连杆上且使第一红外线传感器和第二红外线传感器发射的红外线与地 面平行。在发明中，每个红外线传感器左右用两个轴承与连杆连接。在发明中，还包括设有一个向斜下方发射红外线的第三红外线传感器，第三红外 传感器与第二红外传感器和连杆连接的轴承相连接。在发明中，还包括手柄，在所述手柄上安装了振动装置，所述振动装置装在导盲杖 的正前方。在发明中，导盲杖底部设置了用于启用振动装置的红外传感器摆动的触动开关。在发明中，第三红外传感器发射的红外线与和杖体平行的连杆之间的夹角为 30° 。在发明中，振动装置是微型偏心轮电机。在发明中，第二红外传感器设置在离地15厘米，第一红外线传感器与第二红外线传感器相隔10厘米。在发明中，还包括语音提醒装置，所述语音提醒装置是位于所述控制器机盒内的 电路板上可录音的语音芯片。这种导盲杖采用至少两红外传感器，不改变盲人原有的行走习惯，只是增加功能， 使导盲杖的利用率更高。另外，还利用了平行四边形机构使测量值更精确，导盲杖能通过语 音来提示盲人前方是否有障碍物，得到的测量值精确，并且在手柄部分用振动进行同步提 示，探测过程便捷，没有复杂的按钮，操作方便无需培训，且成本低廉，解决了盲人上下楼梯 难的问题。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明图1本发明导盲杖第一实施例结构示意图；图2本发明导盲杖第二实施例结构示意图；图3本发明导盲杖在遇到障碍物时示意图；图4本发明导盲杖上楼梯时示意图；图5本发明导盲杖下楼梯时示意图；图6本发明导盲杖使用时状态转换图。
具体实施例方式下面结合附图与本发明的实施方式作进一步详细描述图1示出了本发明导盲杖的第一实施例。如图1所示，本发明包括杖体1、可拆卸的 连杆2，杖体1、可拆卸的连杆2铰连成平行四边形机构，第一红外传感器4和第二红外传感 器5有间隔地设置在连杆2上，并且通过双轴承3使其上下摆动更灵活坚固，第一红外传感 器4和第二红外传感器5都带有发射红外线的发射器和接收红外线的接收器。利用平行四 边形机构，使第一红外传感器4和第二红外传感器5与地面始终保持垂直，因此其发射的红 外线始终与地面平行。第一红外传感器4和第二红外传感器5可以不通过平行四边形结构 铰连，而直接设置在杖体1上。导盲杖的底部安装上一个触动开关6，设置成只有在触动开 关6启动时，即第一红外传感器4和第二红外传感器5与地面保持垂直时，才会通过电动机 控制使红外传感器以每次0.1秒的速度从左向右转动，扫描20°至30°，即一个扇形面积。 导盲杖内带有控制器机盒，其内装有单片机、语音电路、喇叭、电池、音频接口、航空接头、总 开关、状态切换开关，共同工作进行控制。控制盒内还有电源开关，放置于盲人口袋中，由他 自主控制，导盲装置不使用时，可由盲人自己控制开关，在最要的时候提供及时服务，红外 传感器只在导盲杖触动开关6启动时才通过电动机控制摆动一次，进行扫描，节约电能。另 夕卜，将控制盒内的硬线换为软线能解决导线接触不良问题。本发明导盲杖选用2节3. 7伏电 池。充电电池充电一次能提供1200mA，而行走一步使用盲杖所需的电流小于等于50mA，以 一步耗时2秒计算，电池供电可持续使人行走43200步，以一步30厘米计算，共约合12960 米。导盲杖用2节3. 7伏锂电池作为电源，不需要频繁对锂电池进行充电。由于一般的楼梯的高度在18厘米左右，所以本发明导盲杖设置了第二传感器离 地15厘米，第一传感器与第二传感器相隔10厘米时所测得的数据最准确，而且能保证平行四边形机构能够灵活平稳转动。本发明导盲杖还包括语音提醒和振动提醒相结合的提醒部分。导盲杖在手柄上设置振动装置，安装在导盲杖正前方，保持与红外传感器扫描方向一致。使用者可通过手握感 觉振动装置的位置来判断红外传感器是否朝向正前方，保证红外传感器始终竖直向前。导 盲杖的振动装置选用的是体积小、速度快的微型偏心轮电机。该振动电机的质心与轴心重 合，振动平稳。本发明导盲杖，位于控制器机盒内的电路板上设有可录音的语音芯片，控制 器使用语音芯片作为语音提醒，共录5段不同内容作为提示，分别是“畅通，一级台阶，多 级楼梯，高障碍，向下楼梯。”本发明导盲杖在使用时，设置了以下几种提醒在距离楼梯15厘米以外的地方，语音提醒为“畅通”；在距离楼梯15厘米以内的地方，语音提醒为“多级楼梯”，并有两次振动的提醒；楼梯上时，语音提醒为“多级楼梯”，并有两次振动的提醒；在向上最后一级楼梯时，语音提醒为“一级台阶”，并有持续振动的提醒；下楼时，语音提醒为“向下楼梯”，并有三次振动提醒；前方有高障碍时，语音提醒为“高障碍”。本发明导盲杖用以下控制程序来设置语音提醒void blue_led(Byte val) {if (val == 1)TlCHl = 9200 ；elseTlCHl = 00 ；}void yellow_led(Byte val){if (val == 1)TlCHO = 9200 ；elseTlCHO = 00 ；}void sound(Byte index){if (index == 1)//一级台阶PTC_PTC5 = 0 ；else if (index ==2) //二级台阶PTC_PTC4 = 0 ；else if (index ==3) //高障碍PTC_PTC3 = 0 ；else if (index ==4) //无障碍PTC_PTC2 = 0 ；else if (index ==5)PTC_PTC1 = 0 ；else if (index ==6)
PTC_PTC0 = 0 ；wait(200)；PTC = OXFF ；}
void shake(Byte index){Byte i ；if (index == 1) {motor (1,100)wait (1000)；}else if (index == 2) {for(i = 0 ;i < 3 ；i++) {motor(1,100)；wait (300)；motor (1,0)；wait(300)；}}}else if (index == 2) {motor(1,100)；wait(300)；motor (1,0)；wait (300)；}}}void stick_init (void) {T1M0D = 9216 ；DDRC = OXFF ；DDRD = OXFF ；PTC = OXFF ；DDRA = 0X00 ；yellow_led(0)；blue_led(0)；}void main(){Byte i ；
stick_init()；while (1) {while(analog_port(6) > 599)；if (analog_port(l) > 450) {blue_led(l)；if (analog_port(0) < 160) {yellow_led(l) ;//—级台阶sound (2)；motor (1,100)；wait (1000)；motor (1,0)；PTC = OXFF ；}else{yellow_led(0) ;//二级台阶sound (3)；}}else{blue_led(0)；yellow_led(0)；sound (1)；motor (1,0)；}wait(l)；}}图2示出了本发明第二实施例结构示意图，如图2所示，本发明导盲杖还包括一个 向斜下方发射的第三红外线传感器7，第三红外传感器7与第二红外传感器5和连杆2连接 的轴承3相连接。在下楼梯时，第三红外线传感器7发射红外线后则不会被接收器接收到， 此时就会语音提醒下方有阶梯或坑地。实验证明第三红外传感器7发射的红外线与和杖体 平行的连杆的角度为30°时测量值最准确。图3示出了本发明实施例一遇到障碍物时示意图。如图3、所示，本发明导盲的第 一红外传感器4、第二红外传感器5发送红外线，第二红外传感器5发射红外线后遇到障碍 物返回，被接收器接收到，第一红外传感器4没有接收到返回信号，则该障碍物的高度在第 一红外传感器和第二红外传感器之间。图4示出了本发明实施例一上楼梯时示意图。如图4所示，本发明导盲杖的第一红 外传感器4、第二红外传感器5的发射器发射红外线，扫描到前方有障碍物时返回，接收器 接收到红外线，计算两个红外传感器发送和接收红外线的时间，如果一个来回的时间相同，则有可能是墙面等物体；如果一个来回的时间不同，则前方很可能是楼梯，因为楼梯呈阶梯 状，所以红外线一个来回所用的时间不同，因此根据红外线传播速度和一个来回所需的时 间很容易测出导盲杖与障碍物之间的距离，还能根据接收情况测得障碍物的高度。通过导 盲杖提醒装置及时发出相应提醒，确保盲人可在遇到障碍前已经了解前方路况。另外，因为 红外线在空气中传播时间不同，其损耗的能量也不同，所以可通过测定光强来得知遇到的 是何种障碍物。图5示出了本发明实施例二下楼梯时示意图。如图5所示，本发明导盲杖的第三 红外线传感器7发射的红外线与和杖体平行的连杆之间的夹角为30°，所述红外线发射后 不会被接收到，此时就可以通过振动装置和语音装置来提醒使用者，下方有阶梯或坑地。图6示出了本发明导盲杖使用时状态转换图。如图所示的导盲杖利用平行四边形 机构特性，在行走的过程中使第一红外传感器4和第二红外传感器5发射的红外线始终与 地面保存平行。采用这种结构能使测得的值更加准确。本发明导盲杖的杖体可用任意棍棒状物体代替，使用者只需将红外装置安装在自 己原本的导盲杖上即可。目前市场上广泛实用的导盲杖主要采用可探测前方障碍物的技术红外线、激光、 超声波技术，其优缺点如下(1)红外测距的优点是成本低廉，容易制得，使用安全；缺点是精确度低，可测距 离较近，对于方向不敏感。(2)激光测距的优点是精确度高；缺点是对于人体有不安全因素，制做的难度较 大，价格较高，测量结果会被光学系统的洁净与否影响。(3)超声波测距的优点是对于测量环境要求较低；缺点是准确度不高，且成本高
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PP ο综上所述，选择用红外技术来制作导盲杖，导盲杖在原有基础上装上了探测障碍 物的装置(采用至少两红外传感器)，不改变盲人原有的行走习惯，只是增加功能，使导盲 杖的利用率更高。另外，还利用了平 行四边形机构使测量值更精确，导盲杖能通过语音来提 示盲人前方是否有障碍物，得到的测量值精确，并且在手柄部分用振动进行同步提示，探测 过程便捷，没有复杂的按钮，操作方便无需培训，且成本低廉，解决了盲人上下楼梯难的问 题。
权利要求
一种导盲杖，包括杖体、电源、控制器，其特征在于还包括位于杖体上间隔设置的第一红外线传感器、第二红外线传感器，所述红外线传感器包括发射红外线的发射器和接收红外线的接收器。
2.如权利要求1所述的导盲杖，其特征在于还包括与杖体铰连成平行四边形的连杆， 所述第一红外线传感器和第二红外线传感器设置于连杆上且使所述第一红外线传感器和 第二红外线传感器发射的红外线与地面平行。
3.如权利要求2所述的导盲杖，其特征在于每个红外线传感器左右用两个轴承与连杆 连接。
4.如权利要求3所述的导盲杖，其特征在于还包括设有一个向斜下方发射红外线的第 三红外线传感器，所述第三红外传感器与第二红外传感器和连杆连接的轴承相连接。
5.如权利要求1或2或4所述的导盲杖，其特征在于还包括手柄，在所述手柄上安装了 振动装置，所述振动装置装在导盲杖的正前方。
6.如权利要求5所述的导盲杖，其特征在于导盲杖底部设置了用于启用振动装置的红 外传感器摆动的触动开关。
7.如权利要求4所述的导盲杖，其特征在于所述第三红外传感器发射的红外线与和杖 体平行的连杆之间的夹角为30°。
8.如权利要求5所述的导盲杖，其特征在于所述振动装置是微型偏心轮电机。
9.如权利要求1或2或4所述的导盲杖，其特征在于所述第二红外传感器设置在离地 15厘米，第一红外线传感器与第二红外线传感器相隔10厘米。
10.如权利要求1或2或4所述的导盲杖，其特征在于还包括语音提醒装置，所述语音 提醒装置是位于所述控制器机盒内的电路板上可录音的语音芯片。
全文摘要
本发明公开了一种导盲棍。本发明的设计要点在于，采用了两组红外传感器，第一红外传感器与第二红外传感器间隔设置，通过第一传感器与第二传感器红外线接收的时间差来判断所遇到的障碍物。本发明还可以包括一个向斜下方发射的第三红外线传感器，第三红外传感器与第二红外传感器和连杆连接的轴承相连接，以某一角度向斜下发射红外线，解决下楼梯时遇到障碍物的问题。本发明采用红外线测距技术，利用了平行四边形机构使测量值更精确，通过语音提醒和振动提醒提示盲人前方是否有障碍物，得到的测量值精确，探测过程便捷，没有复杂的按钮，操作方便无需培训，成本低廉，解决了盲人上下楼梯难的问题。
文档编号A61H3/06GK101829006SQ201010181159
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者刘晨波, 彭梦婷, 施青岑, 曾惜, 杨永清, 王安轶, 胡彦卿, 胡金童, 郭紫嫣, 郭镇昊, 高俊 申请人:上海市七宝中学