一种导盲机器人及其公交导盲报警系统的制作方法

本发明属于机器人导盲技术领域，具体涉及一种导盲机器人及其公交导盲报警系统。

背景技术：

视力障碍是一种对人类生活质量影响很严重的疾病。视障的朋友长期处于黑暗的世界中，缺乏视觉影像的帮助，使他们的出行安全及日常生活，危险性比一般人高出数百倍。在日常的生活中，盲人出行一般通过随身携带的导盲杖来获得帮助，但导盲杖的智能性太差，对盲人的帮助有限。

随着社会的发展和科学的进步，导盲机器人应运而生，成为了辅助盲人正常生活的智能工具，给盲人带来了很大的帮助，但现有的导盲机器人功能比较单一，不能满足盲人的需求。

技术实现要素：

针对以上问题的不足，本发明提供了一种导盲机器人及其公交导盲报警系统，具有多种功能，能帮助盲人正常出行，与盲人进行语音交互；兼具导盲杖的功能，可根据盲人的身高调节其高度；还能帮助盲人乘坐公交车，在盲人遇到危险时及时向周围群众进行报警，寻求帮助。

一种导盲机器人，包括机器人主体，所述机器人主体包括头部、身部和腿部，所述头部上设有摄像头、麦克风、扬声器和避障传感器，所述头部内设有加速度传感器和控制电路板；所述身部为上面小下面大的圆台形，所述身部的一周侧面上设有太阳能板，所述身部内设有蓄电池；所述腿部下端设有万向轮，所述腿部内设有驱动所述万向轮转动的万向轮驱动机构；

所述机器人主体内设有升降手杖，所述升降手杖包括升降杆、位于所述升降杆下端并驱动所述升降杆上下运动的升降杆驱动装置和位于所述升降杆上端的椭圆形龙头，所述头部顶端设有与所述椭圆形龙头大小相适配的椭圆形通孔，所述升降手杖收入到所述机器人主体内时，所述椭圆形龙头刚好位于所述椭圆形通孔内；

所述椭圆形龙头包括控制器底座和可拆卸安装于所述底座上的控制器，所述控制器与所述控制电路板进行射频通信，所述摄像头、所述麦克风、所述扬声器、所述避障传感器、所述加速度传感器、所述万向轮驱动机构、所述太阳能板、所述蓄电池和所述升降杆驱动装置均与所述控制电路板电连接。

所述升降杆包括丝杆和丝杆外套，所述升降杆驱动装置包括驱动电机和变速器，所述驱动电机通过输出轴连接所述变速器，所述变速器通过传动轴连接所述丝杆，所述丝杆外套套设于所述丝杆外，所述丝杆外套内设有与所述丝杆相配合的螺纹，所述丝杆外套上端设有所述椭圆形龙头，所述驱动电机与所述控制电路板电连接。

所述控制器底座内设有无线充电发送线圈，所述无线充电线圈与所述控制电路板电连接，所述控制器底座上设有两凸起，两所述凸起上设有第一磁铁；

所述控制器内设有无线充电接收线圈，所述控制器的下表面设有两个与所述凸起相适配的凹槽，两所述凹槽内设有第二磁铁，所述凸起插入所述凹槽后将所述控制器固定在所述控制器底座内。

所述控制器内设有控制模块、第一射频模块、按键模块和无线通信模块；所述控制模块通过按键模块接收按键指令，并通过所述射频模块将所述按键指令发送给控制电路板，从而控制所述导盲机器人工作；所述控制模块还通过所述无线通信模块与外部设备进行通信；

所述控制电路板包括中央处理模块、第二射频模块、无线充电模块和语音唤醒模块，所述中央处理模块通过所述第二射频模块接收所述控制器发送的按键指令、通过所述无线充电模块给所述控制器进行无线充电、通过所述语音唤醒模块唤醒所述导盲机器人开始工作。

所述控制器的上表面设有数字按键盘和功能按键盘，所述控制器的下表面设有图像传感器。

所述功能按键盘包括报警按键、暂停按键、速度调节按键、充电按键、模式切换按键和指纹识别按键。

每个所述按键上刻有与所述按键功能相匹配的盲文。

所述控制器上设有心率传感器，所述心率传感器与所述控制模块电连接。

公交导盲报警系统，包括所述导盲机器人、监护人移动终端、路人移动终端、安装于所述公交车上的公交导盲终端、远程服务器和报警管理平台，所述导盲机器人和所述监护人移动终端均与所述远程服务器进行通信，所述远程服务器和所述路人移动终端均与所述报警管理平台进行通信；

所述导盲机器人，用于发送乘坐公交信息和报警信息给所述远程服务器；

所述远程服务器，用于将所述接收到的乘坐公交信息给所述公交导盲终端，还用于将所述接收到的报警信息给所述监护人移动终端和所述报警管理平台；

所述公交导盲终端，用于接收所述远程服务器发送的乘坐公交信息，并接收所述导盲机器人上车支付信息，并通过所述上车支付信息以确认使用所述导盲机器人的盲人已上车；

所述报警管理平台根据所述接收到的报警信息搜索所述导盲机器人周边最近的n个路人移动终端，并将所述报警信息发送给所述n个路人移动终端进行报警，寻找帮助。

所述报警信息的获取方式有两种：所述报警按键发送的报警信息或者所述加速度传感器采集到的超过设定阈值的加速度信息。

由上述方案可知，本发明的有益效果为：具有多种功能，能帮助盲人正常出行，与盲人进行语音交互，兼具导盲杖的功能，可根据盲人的身高调节其高度；利用太阳能为所述导盲机器人供电，节约了能源；还能帮助盲人乘坐公交车，在盲人遇到危险时及时向周围群众进行报警，寻求帮助。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实施例中公交导盲报警系统的结构示意图；

图2为本实施例中导盲机器人的结构示意图一；

图3为本实施例中导盲机器人的结构示意图二；

图4为本实施例中升降手杖的结构示意图；

图5为本实施例中椭圆形龙头的结构示意图；

图6为本实施例中控制器底座的正面结构示意图；

图7为本实施例中控制器底座的背面结构示意图。

附图标记：

1-头部、2-身部、3-腿部、4-升降手杖、5-摄像头、6-麦克风、7-扬声器、8-避障传感器、9-太阳能板、10-万向轮

41-椭圆形龙头、42-丝杆外套、43-丝杆、44-变速器、45-驱动电机

411-控制器底座、412-凸起、413-控制器、414-数字按键盘、415-功能按键盘、416-心率传感器、417-图像传感器、418-凹槽

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的产品，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例：

如图2～图7所示，一种导盲机器人，包括机器人主体，所述机器人主体包括头部1、身部2和腿部3，所述头部1上设有摄像头5、麦克风6、扬声器7和避障传感器8，所述头部1内设有加速度传感器和控制电路板；所述身部2为上面小下面大的圆台形，所述身部2的一周侧面上设有太阳能板9，所述身部2内设有蓄电池；所述腿部3下端设有万向轮10，所述腿部3内设有驱动所述万向轮10转动的万向轮10驱动机构；所述摄像头5、所述麦克风6、所述扬声器7、所述避障传感器8、所述加速度传感器、所述万向轮10驱动机构、所述太阳能板9和所述蓄电池均与所述控制电路板电连接。

本实施例中的导盲机器人，所述控制电路板搭载了图像识别、语音识别、物体识别、地图构建等技术的嵌入式系统。所述摄像头5包括两个，一个摄像头5位于导盲机器人前额，拍摄其前方的水平画面，另一个位于导盲机器人嘴部，用于扫描周围环境，所述摄像头5将获取的视频图像发送给所述控制电路板，所述控制电路板通过机器算法探测和识别不同的面部和物体形状。所述麦克风6包括两个，分别位于左右两耳的位置，用于确定声音来自于何方，当某个声源发出声音时，左右两个个麦克风6在接收声波的时间上会略有差异，在这些时间差的基础上，通过机器算法可获得声源的当前位置。所述扬声器7位于导盲机器人鼻部，所述避障传感器8包括两个红外传感器，分别位于导盲机器人的眼部，用于检测前方的障碍物，从而使导盲机器人在行走的过程中能够避过障碍。

本实施例中导盲机器人的身部2为上面小下面大的圆台形，使其位于所述身部2一周侧面的太阳能板9倾斜一定的角度，从而更好的吸收太阳能，所述控制电路板将通过所述太阳能板9获得的能量进行处理后储存都所述蓄电池内。本实施例的控制电路板通过控制所述万向轮10驱动机构，从而驱动所述万向轮10旋转或转向。

所述机器人主体内设有升降手杖4，所述升降手杖4包括升降杆、位于所述升降杆下端并驱动所述升降杆上下运动的升降杆驱动装置和位于所述升降杆上端的椭圆形龙头41，所述头部1顶端设有与所述椭圆形龙头41大小相适配的椭圆形通孔，所述升降手杖4收入到所述机器人主体内时，所述椭圆形龙头41刚好位于所述椭圆形通孔内；

所述升降杆包括丝杆43和丝杆外套42，所述升降杆驱动装置包括驱动电机45和变速器44，所述驱动电机45通过输出轴连接所述变速器44，所述变速器44通过传动轴连接所述丝杆43，所述丝杆外套42套设于所述丝杆43外，所述丝杆外套42内设有与所述丝杆43相配合的螺纹，所述丝杆外套42上端设有所述椭圆形龙头41，所述驱动电机45与所述控制电路板电连接。

本实施例中的导盲机器人升降手杖4便于不同高度的盲人使用，盲人可根据自身的需要调节升降手杖4的高度，所述椭圆形龙头41便于盲人手握。

所述椭圆形龙头41包括控制器底座411和可拆卸安装于所述底座上的控制器413，所述控制器413与所述控制电路板进行射频通信；所述控制器底座411内设有无线充电发送线圈，所述无线充电线圈与所述控制电路板电连接，所述控制器底座411上设有两凸起412，两所述凸起412上设有第一磁铁；

所述控制器413内设有无线充电接收线圈，所述控制器413的下表面设有两个与所述凸起412相适配的凹槽418，两所述凹槽418内设有第二磁铁，所述凸起412插入所述凹槽418后将所述控制器413固定在所述控制器底座411内。

本实施例中的控制器413可拆卸的安装于所述控制器底座411内，便于盲人将控制器413取下使用，所述第一磁铁和所述第二磁铁是为了将所述控制器413紧紧吸附于所述控制器底座411上，使其固定得更紧牢固，避免掉落。所述控制器底座411可通过无线充电技术给所述控制器413进行充电。本实施例中的控制器413上还设有充电接口和电源按键，所述导盲机器人的腿部3上也设有充电接口和电源按键。

所述控制器413内设有控制模块、第一射频模块、按键模块和无线通信模块；所述控制模块通过按键模块接收按键指令，并通过所述射频模块将所述按键指令发送给控制电路板，从而控制所述导盲机器人工作；所述控制模块还通过所述无线通信模块与外部设备进行通信；

所述控制电路板包括中央处理模块、第二射频模块、无线充电模块和语音唤醒模块，所述中央处理模块通过所述第二射频模块接收所述控制器413发送的按键指令、通过所述无线充电模块给所述控制器413进行无线充电、通过所述语音唤醒模块唤醒所述导盲机器人开始工作。

所述控制器413的上表面设有数字按键盘414和功能按键盘415，所述控制器413的下表面设有图像传感器417。所述功能按键盘415包括报警按键、暂停按键、速度调节按键、充电按键、模式切换按键和指纹识别按键。为了防止用盲人不小心触碰到所述按键，所述数字按键盘414和所述功能按键盘415略低于所述控制器413的表面。

所述控制器413上设有心率传感器416，所述心率传感器416与所述控制模块电连接。所述心率传感器416通过盲人按压在所述控制器413上的手来检测盲人的心率，通过检测的心率来调整导盲机器人的前进速度，还可以通过语音提醒盲人，当检测到盲人的心率过高时，降低导盲机器人的前进速度，从而使盲人保持最适宜的速度前进。

本实例例的控制器413可与外部设备进行通信，还可通过射频通信发送指令给控制电路板，从而控制导盲机器人进行相应的工作。所述报警按键用于向报警平台和监护人移动终端进行报警；所述暂停按键用于控制导盲机器人暂停前进或继续前进；所述速度调节按键用于调节导盲机器人的前进速度；所述充电按键用于控制所述控制器底座411给所述控制器413充电；所述模式切换按键包括自动模式和手动模式两种，所述手动模式下，通过报警按键进行报警，通过速度调节按键进行调速，所述自动模式下，通过报警按键或加速度采集的加速度信息进行报警，通过所述心率传感器416采集的心率信息控制所述导盲机器人的前进速度。

所述指纹识别按键用于身份的识别和支付的确认，在生活中盲人在买商品时难以识别纸币，因而本实施例的导盲机器人，盲人可通过所述控制器413进行商品的购买，在购买商品时，所述控制器413上的图像传感器417扫描支付二维码后，通过所述数字键盘输入支付的金额，所述导盲机器人进行语音的播报和提醒，再通过指纹按键确认支付。本实施例中采用指纹按键确认支付防止了心怀不轨之人来进行确认支付。

每个所述按键上刻有与所述按键功能相匹配的盲文。所述按键上的盲文便于所述盲人识别每一个功能按键，从而进行准确的操作。

公交导盲报警系统，如图1所示，包括所述导盲机器人、监护人移动终端、路人移动终端、安装于所述公交车上的公交导盲终端、远程服务器和报警管理平台，所述导盲机器人和所述监护人移动终端均与所述远程服务器进行通信，所述远程服务器和所述路人移动终端均与所述报警管理平台进行通信；

所述导盲机器人，用于发送乘坐公交信息和报警信息给所述远程服务器；

所述远程服务器，用于将所述接收到的乘坐公交信息给所述公交导盲终端，还用于将所述接收到的报警信息给所述监护人移动终端和所述报警管理平台；

所述公交导盲终端，用于接收所述远程服务器发送的乘坐公交信息，并接收所述导盲机器人上车支付信息，并通过所述上车支付信息以确认使用所述导盲机器人的盲人已上车；

所述报警管理平台根据所述接收到的报警信息搜索所述导盲机器人周边最近的n个路人移动终端，并将所述报警信息发送给所述n个路人移动终端进行报警，寻找帮助。

本实施例的监护人移动终端安装有与所述导盲机器人相关的系统app，所述系统app可以对所述导盲机器人进行设置。本实施例中的导盲机器人将盲人带到公交车站后，查询盲人所述搭乘的公交车的到站情况，当公交车到站后，立即发送乘坐公交信息给所述公交导盲终端，盲人上车后，可取下控制器413在公交刷卡机上进行搭乘公交费用支付，支付成功后，导盲机器人发送已上车信息给所述公交导盲终端，通知公交司机盲人已上车。

本实施例的报警功能能够帮助盲人在遇到危险时及时进行报警，以得到及时的帮助，本实施例的导盲机器人还可设声光报警器，以向周围的人进行声光报警，而本系统的报警功能可帮助盲人在周围无人的环境下进行及时报警。本实施例的路人移动终端为安装有报警app或微信110的用户，所述报警信息包括盲人的个人信息和地址，所述报警平台接收到所述报警信息检测导盲机器人附近的路人移动终端，选择最近的5个，发送报警信息，所述路人移动终端接收到报警信息后可打开报警app或微信110里的地图查看求助人员的位置，以便及时帮助盲人。

所述报警信息的获取方式有两种：所述报警按键发送的报警信息或者所述加速度传感器采集到的超过设定阈值的加速度信息。在平常生活中，盲人遇到一些突发撞击的情况下，导盲机器人也往往受到巨大的撞击，撞击力较大，因而加速度传感器采集的加速度的值较大，设定一阈值，当采集的加速度值大于所述阈值时，表明盲人遇到了撞击的危险，进而发生报警信息给监护人移动终端和报警管理平台。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述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：其依然前述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本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。