智能主动导盲拐杖的制作方法

本发明属于医疗辅助康复用具技术领域，特别是涉及一种可以辅助盲人来进行日常的生活活动和识别障碍物的智能主动导盲拐杖。

背景技术：

现在，中国已经成为世界上失明人数最大的国家，失明人数大约已有500万，占中国总人口的千分之四，换句话说，大约每250人里面，就有近1人是失明的。而世界失明总人数高达3000万，失明已经成为了世界一大疾病。现今由于工作性质和生活习惯等不良倾向的影响而使失明呈低龄化趋势，因此世界上催生了许多智能导盲拐杖，然而市面上的拐杖均采用红外传感器，只能够探测到例如动物、人这种会主动产生热量的物体，遇到了石头这类的非生物便束手无策。有部分盲人并不会购买这类的仪器，主要是因为性价比不高，价格昂贵。此外《好奇实验室》曾经在杭州的主干道的盲道上做过一期盲人实测，结果发现因为许多盲道上有障碍物，而盲人无法辨别出，会导致摔倒。综上所述，目前盲人迫切需要一种能够智能主动识别前方周围障碍物(包括非生物体)，以便及时避开，从而保障盲人行走安全有效的导盲拐杖。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是在于提供一种导盲效果佳、简单有效、使用安全且大众化的智能主动导盲拐杖。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种智能主动导盲拐杖，包括拐杖杆、设置在拐杖杆顶部的手柄，还包括设置在拐杖杆底部的拐杖底盘及蓝牙耳机；所述拐杖底盘上设置有至少一个超声波传感器；所述拐杖杆内设置有信号控制组件；所述超声波传感器与信号控制组件信号相连；所述拐杖底盘的底部设置有至少两个支架。

作为本发明的智能主动导盲拐杖的改进：信号控制组件包括超声波测距模块、信号处理器及无线通信模块，所述信号处理器分别与超声波测距模块、无线通信模块信号相连；

所述超声波传感器与超声波测距模块信号连接；

蓝牙耳机与无线通信模块信号相连。

作为本发明的智能主动导盲拐杖的进一步改进：所述拐杖杆内设置有电源，所述电源分别与超声波传感器、按钮、超声波测距模块、信号处理器及无线通信模块电连接。

作为本发明的智能主动导盲拐杖的进一步改进：所述拐杖底盘的底部设置有四个支架；所述拐杖底盘为正方形；所述四个支架分别设置在拐杖底盘的四个角上。

作为本发明的智能主动导盲拐杖的进一步改进：所述拐杖底盘上设置有三个超声波传感器；所述三个超声波传感器分别设置在拐杖底盘的左前方、正前方及右前方，

设置在拐杖底盘左前方的超声波传感器与设置在拐杖底盘正前方的超声波传感器的中心线夹角为50～70°(较佳为60°)；

设置在拐杖底盘右前方的超声波传感器与设置在拐杖底盘正前方的超声波传感器的中心线夹角为50～70°(较佳为60°)；

所述拐杖底盘的正前方是指与手柄的中心线在垂直方向上相重叠，且指向与手柄端部的指向相一致。

作为本发明的智能主动导盲拐杖的进一步改进：所述手柄上设置有按钮；所述按钮与信号处理器相连。

作为本发明的智能主动导盲拐杖的进一步改进：所述拐杖杆上设置有收缩调节器。

作为本发明的智能主动导盲拐杖的进一步改进：智能主动导盲拐杖还包括震动发生器，所述震动发生器与无线通信模块信号相连。该震动发生器例如可可佩带在手臂上。

作为本发明的智能主动导盲拐杖的进一步改进：手柄为钩型手柄。

本发明的智能主动导盲拐杖具有以下优点：能智能识别周围各类生物和非生物等障碍物，并采用蓝牙耳机语音提醒使用者，保障盲人行走安全；如果使用者还患有耳聋，则可以使用震动发生器震动提醒。因此，本发明是一种功能多样、使用效果佳、简单有效、使用安全且大众化的智能主动导盲拐杖。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明的智能主动导盲拐杖的整体结构示意图(不包括蓝牙耳机和震动发生器)。

图2为图1中的拐杖底盘2的结构示意图。

图3为本发明的智能主动导盲拐杖的震动发生器8的结构示意图。

图4为本发明的智能主动导盲拐杖的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1、一种智能主动导盲拐杖，如图1～4所示；包括拐杖杆1、设置在拐杖杆1顶部的手柄3、设置在拐杖杆1底部的拐杖底盘2，还包括超声波传感器4、震动发生器8及蓝牙耳机；手柄3设置成钩型。拐杖杆1内设置有电源以及信号控制组件，信号控制组件包括超声波测距模块11、信号处理器12及无线通信模块13，信号处理器12分别与超声波测距模块11、无线通信模块13信号相连。电源分别与超声波传感器4、按钮7、超声波测距模块11、信号处理器12及无线通信模块13电连接。超声波传感器4与超声波测距模块11信号连接；蓝牙耳机、震动发生器8分别与无线通信模块13信号相连。蓝牙耳机、震动发生器8由自带的电源供电。

拐杖底盘2上设置有至少一个超声波传感器4，超声波传感器4包含有超声波探头，超声波探头能探测障碍物。在拐杖底盘2设置三个超声波传感器4最为合理，这三个超声波传感器4分别设置在拐杖底盘2的左前方、正前方及右前方。相邻的两个超声波传感器4的中心线夹角为60°，即，设置在拐杖底盘2左前方的超声波传感器4与设置在拐杖底盘2正前方的超声波传感器4的中心线夹角为60°，设置在拐杖底盘2右前方的超声波传感器4与设置在拐杖底盘2正前方的超声波传感器4的中心线夹角为60°。这样设计时，超声波传感器4上的超声波探头可识别正前方、左前方及右前方的障碍物，以保证该导盲拐杖可以完全发现在使用者要行走的路上的障碍物。

拐杖底盘2的正前方是指与手柄3的中心线在垂直方向上相重叠，且指向与手柄3端部的指向相一致。即，手柄3端部正对的方向与设置在拐杖底盘2正前方的超声波传感器4所对方向相同，这样可以方便盲人辨别智能主动导盲拐杖的方向，避免使用错误。

超声波传感器4将超声波探头采集到的信息转换为电信号传输给超声波测距模块11，电信号经过超声波测距模块11的测距处理后传输给信号处理器12，信号处理器12将所获得的包含障碍物的距离、方向的信息传输给无线通信模块13，无线通信模块13将信号传递给蓝牙耳机和/或震动发生器8。

拐杖底盘2为正方形，在其四个角上分别各设置一个支架5，从而使拐杖使用时更加稳定。拐杖杆1顶部设置有手柄3，该手柄3采用聚酯微纤维材质，让使用者在手上出汗时也能感觉舒适，且不会繁殖细菌，成本也相对而言较为低，符合人体工程学，让使用者使用起来更为舒适。手柄3上设置有按钮7，按钮7与信号处理器12信号相连；按钮7上刻有盲文，可以用来控制本发明的整个信号控制组件的启动停止以及调节蓝牙耳机音量、震动发生器8的震动强度；具体为：通过对电源的控制，从而实现控制整个信号控制组件的启动停止。

拐杖杆1上设置有收缩调节器6，能自由调节柺杖杆1的长度，可供不同身高的盲人来使用。电源为可充电电源，按钮7用于控制电源的开关，电源为超声波传感器4、按钮7、超声波测距模块11、信号处理模块12及无线通信模块13提供运行所需的电能(为了图面整洁，未在图中标出电源)。

在本发明中，需要使用到的元器件均可通过市购等形式获得。例如：超声波测距模块11可采购自arduino公司生产的HC-SR04超声波模块传感器；信号处理器12可采购自arduino公司生产的Arduino UNO R3(CH340G)；无线通信模块13可采购自arduino公司生产的BLE蓝牙4.0串口模块cc2540。

本发明实际使用过程如下：

按下手柄3上的按钮7，按钮7接通电源，从而启动智能主动导盲拐杖，超声波传感器4的超声波探头发出超声波检测障碍物，然后超声波传感器4将采集到的前方障碍物信息转化为电信号传送给超声波测距模块11，前方障碍物信息经过超声波测距模块11处理后传输给信号处理模块12，信号处理模块12将采集到的前方障碍物信息运算处理后再发送给无线通信模块13，无线通信模块13将前方障碍物信息传送到蓝牙耳机发出提示音给使用者；与此同时，无线通信模块13将前方障碍物信息传送给震动发生器8，震动发生器8震动提示使用者。

本发明实际规格例如可谓：拐杖杆1长70cm，拐杖底盘2上的支架5直径为2cm，拐杖杆1通过收缩调节器6长度可调(分为4档，每档5cm)。

本发明考虑到有部分盲人不仅失明，也耳聋，因此设计了两款智能主动导盲拐杖，一款为“蓝牙发声式”，另一款为“蓝牙震动式”。两款的不同在于：蓝牙发声式是使用蓝牙耳机来进行提示；但有部分盲人因为耳聋，无法听到提示，而导致蓝牙耳机形同虚设，那么便可以使用蓝牙震动式，蓝牙震动式使用震动发生器8来进行提示。

蓝牙发声式：当安装在拐杖上的超声波传感器4发现左前方有障碍物时，信号处理器12通过无线通信模块13发出发声指令，使蓝牙耳机进行发声[例如：左前(几厘米)]；当右前方有障碍物时，信号处理器12通过无线通信模块13发出发声指令，使蓝牙耳机进行发声[例如：右(几厘米)]；若正前方有障碍物，信号处理器12通过无线通信模块13发出发声指令，使蓝牙耳机进行发声[例如：前(几厘米)]。并且在任何方向的发声提醒时，不同的障碍物距离所产生的两次发声间隔时间也不同：可以设置为若离障碍物只有不到20cm的距离时，两次发声的间隔只有0.2秒，而离障碍物还有50cm的距离时，间隔有0.5秒。

蓝牙震动式：本发明设置了两个可佩带在手臂上的震动发生器8，震动发生器8分为一号震动发生器和二号震动发生器，一号震动发生器装在左手臂，二号震动发生器则安装在右手臂，在震动发生器8上设置有盲文提示，以避免穿戴错误而导致的提示错误。当安装在本发明上的超声波传感器4发现左边有障碍物时，信号处理器12通过无线通信模块13发出蓝牙指令，使一号震动发生器震动；当右边有障碍物时，信号处理器12通过无线通信模块13发出蓝牙指令，使二号震动发生器震动；若正前方有障碍物，信号处理器12通过无线通信模块13发出蓝牙指令，使一号震动发生器与二号震动发生器同时震动。并且在任何方向的震动提醒时，不同的障碍物距离所产生的震动频率也不同：可以设置为若离障碍物只有不到20cm的距离时，两次震动的间隔只有0.2秒，而离障碍物还有50cm的距离时，间隔有0.5秒。震动的强度，可以通过拐杖手柄3上刻有相应盲文的按钮7来进行调整，十分方便。

对比例1、将实施例1中相邻的两个超声波传感器4的中心线夹角为60°改成相邻的两个超声波传感器4的中心线夹角为40°，其余等同于实施例1。这样会导致探测视角不够大，无法完全探测到在使用者面前的所有障碍物，导致使用者无法避让遇到的障碍物从而导致使用者摔倒等不利后果。

对比例2、取消实施例1中位于正前方的超声波传感器4，其余等同于实施例1。这样会导致该仪器无法探测到使用者正前方的障碍物，导致使用者无法避让遇到的障碍物从而导致使用者摔倒等不利后果。

对比例3、将实施例1中的钩型手柄改为圆柱形手柄，其余等同于实施例1。这样使用者不能依靠手柄快速分辨本发明的正前方是哪个方向，在使用过程中更加麻烦，不方便行走时手握，且在使用时导盲杖如果发生偏差也不能得知，导致使用者无法准确避让遇到的障碍物从而导致使用者摔倒等不利后果。

对比例4、取消实施例1中的拐杖底盘2，超声波传感器4设置在拐杖杆1上，其余等同于实施例1。这样相邻的超声波传感器4的距离会变得很接近，安装拆卸不便；在使用导盲杖行走时，产生的震动容易使超声波传感器4的位置较原来产生偏差，而且超声波传感器4容易受到损坏，导致使用者无法准确避让遇到的障碍物从而导致使用者摔倒等不利后果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照签署各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前处各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明个实施例方案的范围。