基于超声波测距的导盲拐杖的制作方法
【专利摘要】基于超声波测距的导盲拐杖，涉及导盲拐杖领域。解决了现有导盲拐杖只是针对盲人自身进行提醒，对路人没有提醒的作用，容易使路人误撞盲人导致盲人受伤的问题。基于超声波测距的导盲拐杖包括拐杖杆、超声波测距模块、单片机和报警电路，超声波测距模块、单片机和报警电路均固定在拐杖杆上，其中，所述超声波测距模块固定在拐杖杆的前部、并且距离拐杖杆下部末端160mm-220mm，拐杖杆的上端顶部设置用于识别方向的部件；超声波测距模块的信号端连接单片机的距离检测信号端，该单片机的报警信号输出端连接报警电路的报警控制信号输入端。本发明适用于盲人在走路时对路人和盲人自身进行提醒。
【专利说明】基于超声波测距的导盲拐杖
【技术领域】
[0001]本发明涉及导盲拐杖领域，具体涉及基于超声波测距的导盲拐杖。
【背景技术】
[0002]盲人是残疾人当中一个特殊的群体，据世界卫生组织估计，全世界有盲人4000万到4500万，低视力人群是盲人的3倍约1.4亿人。而我国是世界上盲人最多的国家，约有500万盲人，占全世界盲人总数的18%。在我国每年约有45万人失明，如果按照目前的趋势继续保持不变，到2020年预期我国的盲人总数将增加4倍。由于导盲犬驯养很难，且成本较高，目前国内绝大部分盲人使用的还是传统的拐杖，因而发明一种新型的而且价格便宜的方便携带的智能导盲拐杖十分重要。但是现有的导盲拐杖大多都是对盲人自身进行提醒，对路人没有提醒的作用，容易使路人误撞盲人导致盲人受伤的情况。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决现有导盲拐杖只是针对盲人自身进行提醒，对路人没有提醒的作用，容易使路人误撞盲人导致盲人受伤的问题，提出了基于超声波测距的导盲拐杖。
[0004]基于超声波测距的导盲拐杖包括拐杖杆、超声波测距模块、单片机和报警电路，超声波测距模块、单片机和报警电路均固定在拐杖杆上，其中，所述超声波测距模块固定在拐杖杆的前部、并且距离拐杖杆下部末端160mm-220mm，拐杖杆的上端顶部设置用于识别方向的部件；超声波测距模块的信号端连接单片机的距离检测信号端，该单片机的报警信号输出端连接报警电路的报警控制信号输入端。
[0005]单片机控制超声波测距模块向前方发射超声波信号，当该信号遇到前方的障碍物时发射回来，由超声波测距模块接收并将反射回的超声波信号送入单片机中，利用单片机触发和中断来测量超声波在空气中传输的时间，从而得到拐杖距离前方障碍物或路人的距离，当距离小于某一设定值时，单片机向报警电路发送报警信号，报警电路发出报警信息，以提醒盲人及时绕路，同时也可以提醒路人注意避让，以免导致盲人受伤。
[0006]所述超声波测距模块包括发射超声波探头和接收超声波探头，发射超声波探头的发声控制信号输入端与单片机的距离检测控制信号输出端连接，接收超声波探头的反馈信号输出端与单片机的距离检测信号输入端连接。
[0007]所述报警电路包括声音报警器，单片机声音报警信号输出端与声音报警器的报警控制信号输入端连接。
[0008]报警电路还包括光报警电路，单片机光报警信号输出端连接该光报警电路的报警控制信号输入端。
[0009]所述报警电路还包括光敏传感器，该光敏传感器固定在拐杖杆的侧壁上，所述光敏传感器的信号输出端连接单片机的光强信号输入端。
[0010]所述光报警电路由多个发光二极管并联组成，所述多个发光二极管均固定在拐杖杆的侧壁上，且以拐杖杆的轴线为中心均匀分布。[0011 ] 本申请所提出的导盲拐杖还包括偏心振动电机，所述偏心振动电机安装在拐杖手柄内部，偏心振动电机的电机控制信号输入端与单片机的电机控制信号输出端连接。
[0012]有益效果:本发明提出的导盲拐杖是通过超声波对前方的障碍物进行测距，当拐杖距离障碍物达到一定的距离时，声音报警器就会启动报警，偏心振动电机同时启动工作，使盲人第一时间知道前方有障碍物，能够及时地绕道，当光敏传感器检测到光强降低时，能够触发发光二极管发光，使路人能够及时地避让，以免因误撞盲人导致盲人受伤。本发明提出的导盲拐杖能够检测到高30mm以上、宽20mm以上的障碍物，高精度的检测保证了盲人出行的安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明所述基于超声波测距的导盲拐杖的结构示意图；
[0014]图2为图1的右视图；
[0015]图3为本发明所述基于超声波测距的导盲拐杖的电气连接示意图；
[0016]图4为本发明所述基于超声波测距的导盲拐杖的电路连接示意图。
【具体实施方式】
[0017]【具体实施方式】一、结合图1和图2说明本【具体实施方式】，本【具体实施方式】所述的基于超声波测距的导盲拐杖包括拐杖杆13、超声波测距模块、单片机9和报警电路，超声波测距模块、单片 机9和报警电路均固定在拐杖杆13上，其中，所述超声波测距模块固定在拐杖杆13的前部、并且距离拐杖杆13下部末端160mm-220mm，拐杖杆13的上端顶部设置用于识别方向的部件；超声波测距模块的信号端连接单片机9的距离检测信号端，该单片机9的报警信号输出端连接报警电路的报警控制信号输入端。
[0018]本实施方式中，单片机9控制超声波测距模块向前方发射超声波信号，当该信号遇到前方的障碍物时发射回来，由超声波测距模块接收并将反射回的超声波信号送入单片机9中，利用单片机5触发和中断来测量超声波在空气中传输的时间，从而得到拐杖距离前方障碍物或路人的距离，当距离小于某一设定值时，单片机9向报警电路发送报警信号，报警电路发出报警信息，以提醒盲人及时绕路，同时也可以提醒路人注意避让，以免导致盲人受伤。
[0019]本实施方式中，将超声波测距模块固定在距离拐杖杆13下部末端160mm-220mm的地方是为了检测地面上尺寸比较小的障碍物，以免盲人被地面障碍物绊倒。
[0020]【具体实施方式】二、本【具体实施方式】与【具体实施方式】一所述的基于超声波测距的导盲拐杖的区别在于，所述用于识别方向的部件为一端设置有圆球形部件的长条形拐杖手柄11，设置有圆球形部件的一端为拐杖杆13的前部。
[0021]本实施方式中通过一端设置有圆球形部件拐杖手柄11实现识别方向的部件，使得盲人在手握拐杖时，能够准确的把握拐杖的方向，进而确保位于拐杖杆13上的超声波测距模块朝向行进的前方。本实施方式中所述的拐杖手柄11的中部向可以设计为下凹陷的结构，使手握上去的感觉更舒适。
[0022]【具体实施方式】三、本【具体实施方式】与【具体实施方式】一所述的基于超声波测距的导盲拐杖的区别在于，所述超声波测距模块包括发射超声波探头2和接收超声波探头1，发射超声波探头2的发声控制信号输入端与单片机9的距离检测控制信号输出端连接，接收超声波探头I的反馈信号输出端与单片机9的距离检测信号输入端连接。
[0023]本实施方式中，发射超声波探头2用于向前方发射超声波，接收超声波探头I用于接收反射的超声波。
[0024]【具体实施方式】四、本【具体实施方式】与【具体实施方式】一所述的基于超声波测距的导盲拐杖的区别在于，所述报警电路包括声音报警器6，单片机9声音报警信号输出端与声音报警器6的报警控制信号输入端连接。
[0025]本实施方式中，当障碍物或路人距离盲人比较近的时候，单片机9控制声音报警器6工作，以提醒路人避让。
[0026]【具体实施方式】五、本【具体实施方式】与【具体实施方式】四所述的基于超声波测距的导盲拐杖的区别在于，报警电路还包括光报警电路10，单片机9光报警信号输出端连接该光报警电路10的报警控制信号输入端。
[0027]【具体实施方式】六、本【具体实施方式】与【具体实施方式】五所述的基于超声波测距的导盲拐杖的区别在于，所述报警电路还包括光敏传感器，该光敏传感器固定在拐杖杆13的侧壁上，所述光敏传感器的信号输出端连接单片机9的光强信号输入端。
[0028]本实施方式增加了光敏传感器，能够检测到导盲拐杖所在环境的光强信息，并将该光强信息发送给单片机9，使得单片机9可以获知当前的光强信息，这样可以在光强控制是否启动光报警电路。
[0029]【具体实施方式】七、本【具体实施方式】与【具体实施方式】六所述的基于超声波测距的导盲拐杖的区别在于，所述光报警电路由多个发光二极管7并联组成，所述多个发光二极管7均固定在拐杖杆13的侧壁上，且`以拐杖杆13的轴线为中心均匀分布。
[0030]【具体实施方式】八、本【具体实施方式】与【具体实施方式】一至六任意一项【具体实施方式】所述的基于超声波测距的导盲拐杖的区别在于，它还包括偏心振动电机3，所述偏心振动电机3安装在拐杖手柄11内部，偏心振动电机3的电机控制信号输入端与单片机9的电机控制信号输出端连接。
[0031]本实施方式中，在拐杖手柄11内部安装偏心振动电机3，使在检测到障碍物或路人时，同时对盲人自身进行提醒，盲人通过手部的振动即可感知到前方有障碍物，以便及时避让。
[0032]【具体实施方式】九、本【具体实施方式】与【具体实施方式】七所述的基于超声波测距的导盲拐杖的区别在于，它还包括电池盒12，所述电池盒12设置在电池拐杖杆13的内部，该电池盒12的供电信号输出端用于为超声波测距模块、单片机9和报警电路提供工作电源。
[0033]【具体实施方式】十、本【具体实施方式】与【具体实施方式】七所述的基于超声波测距的导盲拐杖的区别在于，它还包括开关，所述开关固定在拐杖杆13的侧壁上，该开关串联在电池盒12的供电信号输出端。
[0034]本实施方式中，当盲人不需要对前方障碍物或路人进行检测时，通过开关对控制电路9的进行关断，以达到节约电能的目的。
[0035]本发明所述的导盲拐杖的电路图如图4所示，该导盲拐杖在使用时，打开总开关，控制电路开始工作。在拐杖前方装有发射超声波探头2和接收超声波探头I，通过单片机9触发和中断得出的超声波在空气中传输的时间，从而得到离障碍物的距离，通过内部程序判断，当距离小于某一设定值可根据用户需求设定，设定值在10mm-700mm间时，单片机9通过控制声音报警器6和偏心电动机3运转，在手柄处产生振动和产生间断蜂鸣提醒盲人，随着距离的拉近，声音报警器6和偏心电动机3的运转频率加快。通过光敏传感器处理测量出光强，并以电信号的形式传给单片机9，单片机9经处理和判断判断门限光强可根据用户需要加以设定，范围是:一直亮到一直不亮控制发光二级管7的发光。当光强较强时，发光二极管7不亮；当光强较弱时，发光二级管7以一定的频率闪亮，同时控制声音报警器6进行声音报警，以保证在 夜晚行走时能够提醒路人注意盲人，保证盲人行走安全。
【权利要求】
1.基于超声波测距的导盲拐杖，其特征在于，它包括拐杖杆(13)、超声波测距模块、单片机(9)和报警电路，超声波测距模块、单片机(9)和报警电路均固定在拐杖杆(13)上，其中，所述超声波测距模块固定在拐杖杆(13)的前部、并且距离拐杖杆(13)下部末端160mm-220mm，拐杖杆(13)的上端顶部设置用于识别方向的部件；超声波测距模块的信号端连接单片机(9)的距离检测信号端，该单片机(9)的报警信号输出端连接报警电路的报警控制信号输入端。
2.根据权利要求1所述的基于超声波测距的导盲拐杖，其特征在于，所述用于识别方向的部件为一端设置有圆球形部件的长条形拐杖手柄(11)，设置有圆球形部件的一端为拐杖杆(13)的前部。
3.根据权利要求1所述的基于超声波测距的导盲拐杖，其特征在于，所述超声波测距模块包括发射超声波探头(2)和接收超声波探头(1)，发射超声波探头(2)的发声控制信号输入端与单片机(9)的距离检测控制信号输出端连接，接收超声波探头(I)的反馈信号输出端与单片机(9)的距离检测信号输入端连接。
4.根据权利要求1所述的基于超声波测距的导盲拐杖，其特征在于，所述报警电路包括声音报警器(6 )，单片机(9 )声音报警信号输出端与声音报警器(6 )的报警控制信号输入端连接。
5.根据权利要求4所述的基于超声波测距的导盲拐杖，其特征在于，所述报警电路还包括光报警电路(10)，单片机(9)光报警信号输出端连接该光报警电路(10)的报警控制信号输入端。
6.根据权利要求5所述的基于超声波测距的导盲拐杖，其特征在于，所述报警电路还包括光敏传感器，该光敏传 感器固定在拐杖杆(13)的侧壁上，所述光敏传感器的信号输出端连接单片机(9)的光强信号输入端。
7.根据权利要求5所述的基于超声波测距的导盲拐杖，其特征在于，所述光报警电路由多个发光二极管(7)并联组成，所述多个发光二极管(7)均固定在拐杖杆(13)的侧壁上，且以拐杖杆(13)的轴线为中心均匀分布。
8.根据权利要求1至6任意一项权利要求所述的基于超声波测距的导盲拐杖，其特征在于，它还包括偏心振动电机(3)，所述偏心振动电机(3)安装在拐杖手柄(11)内部，偏心振动电机(3)的电机控制信号输入端与单片机(9)的电机控制信号输出端连接。
9.根据权利要求1所述的基于超声波测距的导盲拐杖，其特征在于，它还包括电池盒(12)，所述电池盒(12)设置在电池拐杖杆(13)的内部，该电池盒(12)的供电信号输出端用于为超声波测距模块、单片机(9)和报警电路提供工作电源。
10.根据权利要求9所述的基于超声波测距的导盲拐杖，其特征在于，它还包括开关，所述开关固定在拐杖杆(13)的侧壁上，该开关串联在电池盒(12)的供电信号输出端。
【文档编号】A61H3/02GK103637901SQ201310737305
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】宗华, 刘冠君, 张云, 褚红军 申请人:哈尔滨工业大学