一种基于触觉反馈的智能导盲机器人及其工作方法与流程

本发明涉及导盲机器人领域，特别涉及一种基于触觉反馈的智能导盲机器人及其工作方法。

背景技术：

盲人是社会上的弱势群体，由于生理上的缺陷会导致生活上很多方面不能自理，严重影响他们的生活质量，包括日常自理难、出行难、社交难、信息接收难、娱乐严重缺乏等。国家对视力障碍群体的生活状态改善一直都非常关注和重视，从法律法规的制定到城市采取的具体措施，投入了巨大的人力物力，力求能改善他们的生存状况，提高他们的生活质量，但是由于技术限制和群体人口基数过于庞大，无法惠及到每一个有需要的人，这是一个亟待解决的社会问题。

随着电子技术和信息技术的发展，技术已经进入工业4.0时代，我们国家也提出了“中国制造2025”和“互联网+”等发展规划，市场上不断推出各种各样的智能产品，涉及到生活的方方面面，包括智能家居、各类服务型机器人等，目前市场上的导盲机器人一般利用语音导航技术和雷达障碍检测技术解决视力障碍人士的出行问题，但是，在外出时，外界环境嘈杂会对语音交流产生障碍，使得导盲效果变差。

技术实现要素：

发明目的：为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种基于触觉反馈的智能导盲机器人及其工作方法，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

技术方案：一种基于触觉反馈的智能导盲机器人，包括机器人主体以及与所述机器人主体连接的固定装置，所述机器人主体包括控制机构、第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头、第一充气装置、第二充气装置以及第三充气装置，所述控制机构包括处理器以及驱动装置，所述驱动装置与所述处理器连接，用于接收所述处理器的工作指令，所述处理器分别与所述第一摄像头、所述第二摄像头、所述第三摄像头连接，所述第一摄像头用于拍摄所述机器人主体前方的画面并将其发送给所述处理器，所述第二摄像头用于拍摄所述机器人主体左侧的画面并将其发送给所述处理器，所述第三摄像头用于拍摄所述机器人主体右侧的画面并将其发送给所述处理器，所述驱动装置分别与所述第一充气装置、所述第二充气装置、所述第三充气装置连接，所述固定装置包括第一吊带以及第二吊带，所述第一吊带与所述机器人主体连接，包括第一固定环，所述第一固定环内设置有第一气囊，所述第一气囊与所述第一吊带内的第一空气导管连通，所述第一空气导管与所述机器人主体内的第一充气装置连接，所述第一充气装置与所述驱动装置连接，所述第二吊带与所述机器人主体连接，包括第二固定环，所述第二固定环内设置有第二气囊，所述第二气囊与所述第二吊带内的第二空气导管连通，所述第二空气导管与所述机器人主体内的第二充气装置连接，所述第二充气装置与所述驱动装置连接。

作为本发明的一种优选方式，所述机器人主体还包括亮度传感器以及聚光灯，所述亮度传感器与所述处理器连接，用于检测所述机器人主体周围环境的亮度值并将其发送给所述处理器，所述聚光灯与所述驱动装置装置连接，用于照亮所述机器人主体前方。

作为本发明的一种优选方式，所述机器人主体还包括第一背带以及第二背带，所述第一背带包括第三气囊，所述第二背带包括第四气囊，所述第三气囊以及所述第四气囊分别与所述机器人主体内的第三充气装置连接，所述第三充气装置与所述驱动装置连接。

作为本发明的一种优选方式，所述机器人主体还包括电液推杆，所述电液推杆与所述驱动装置连接，用于控制第一摄像头、所述第二摄像头、所述第三摄像头的高度。

作为本发明的一种优选方式，所述箱体还包括喷气装置，所述机器人主体还包括警示装置，所述警示装置与所述驱动装置连接，用于发出警示音提醒用户。

作为本发明的一种优选方式，包括以下工作步骤：

a)所述第一摄像头拍摄所述机器人主体前方的画面并将其发送给所述处理器，所述第二摄像头拍摄所述机器人主体左侧的画面并将其发送给所述处理器，所述第三摄像头拍摄所述机器人主体右侧的画面并将其发送给所述处理器；

b)所述处理器分析所述机器人主体前方的画面并判断是否有障碍物；

c)若是，所述处理器进一步判断所述障碍物左侧是否有通过余地；

d)若是，所述处理器向所述驱动装置输出第一充气信号，所述驱动装置驱动所述第一充气装置启动预设时间；

e)若否，所述处理器向所述驱动装置输出第二充气信号，所述驱动装置驱动所述第二充气装置启动预设时间；

f)所述处理器分析所述机器人主体两侧是否有移动物靠近；

g)若是，所述处理器向所述驱动装置输出警示信号，所述驱动装置驱动所述警示装置启动。

作为本发明的一种优选方式，步骤b还包括：

若所述处理器判断前方不可通过，则向所述驱动装置输出警示信号，所述驱动装置驱动所述警示装置启动。

作为本发明的一种优选方式，步骤b还包括：

所述处理器判断用户是否有摔倒的趋势；

若是，所述处理器向所述驱动装置输出第三充气信号，所述驱动装置驱动所述第三充气装置启动。

作为本发明的一种优选方式，步骤b还包括：

所述处理器判断用户头顶是否遮住所述第一摄像头拍摄的画面；

若是，所述处理器向所述驱动装置输出升高信号，所述驱动装置驱动所述电液推杆升高对应高度。

作为本发明的一种优选方式，所述亮度传感器检测所述机器人主体周围环境的亮度值并将其发送给所述处理器；

所述处理器判断所述亮度值是否小于等于预设亮度值；

若是，所述处理器向所述驱动装置输出照明信号，所述驱动装置驱动所述聚光灯启动。

本发明实现以下有益效果：

本发明提供的智能导盲机器人利用语音与触觉同步反馈的方式来进行导盲，其中，所述触觉反馈通过多个充气装置以及气囊来实现，通过对气囊充气压迫用户手腕来传达方向信号，与左手连接的第一气囊对应左边，与右手连接的第二气囊对应右边，若在前进方向遇到障碍物时，则向躲避方向的气囊进行充气，若前方有移动物靠近，则同时对两个气囊进行充气，若是侧向有移动物靠近，则向对应方向的气囊充气并发出对应的提示音；本发明提供的导盲机器人为背带式机器人，用户出行时将其背在身上即可，所述背带内设有气囊，在判断用户摔倒时，所述气囊进行快速充气，起到缓冲作用，在一定程度上保护了用户；盲人夜间出行不易被发现，本发明增设了亮度传感器以及聚光灯，在外界亮度低于预设亮度时，自动开启所述聚光灯，提醒过往车辆或行人注意避让。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。图1为本发明提供的一种基于触觉反馈的智能导盲机器人结构示意图；

图2为本发明提供的一种基于触觉反馈的智能导盲机器人工作方法流程图；

图3为本发明提供的第一充气装置以及第二充气装置工作方法流程图；

图4为本发明提供的警示装置工作方法流程图；

图5为本发明提供的第三充气装置工作方法流程图；

图6为本发明提供的亮度传感器以及聚光灯工作方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

如图1所示，一种基于触觉反馈的智能导盲机器人，包括机器人主体1以及与所述机器人主体1连接的固定装置2，所述机器人主体1包括控制机构3、第一摄像头4、第二摄像头5、第三摄像头6、第一充气装置7、第二充气装置8以及第三充气装置9，所述控制机构3包括处理器10以及驱动装置11，所述驱动装置11与所述处理器10连接，用于接收所述处理器10的工作指令，所述处理器10分别与所述第一摄像头4、所述第二摄像头5、所述第三摄像头6连接，所述第一摄像头4用于拍摄所述机器人主体1前方的画面并将其发送给所述处理器10，所述第二摄像头5用于拍摄所述机器人主体1左侧的画面并将其发送给所述处理器10，所述第三摄像头6用于拍摄所述机器人主体1右侧的画面并将其发送给所述处理器10，所述驱动装置11分别与所述第一充气装置7、所述第二充气装置8、所述第三充气装置9连接，所述固定装置2包括第一吊带12以及第二吊带13，所述第一吊带12与所述机器人主体1连接，包括第一固定环14，所述第一固定环14内设置有第一气囊15，所述第一气囊15与所述第一吊带12内的第一空气导管16连通，所述第一空气导管16与所述机器人主体1内的第一充气装置7连接，所述第一充气装置7与所述驱动装置11连接，所述第二吊带13与所述机器人主体1连接，包括第二固定环17，所述第二固定环17内设置有第二气囊18，所述第二气囊18与所述第二吊带13内的第二空气导管19连通，所述第二空气导管19与所述机器人主体1内的第二充气装置8连接，所述第二充气装置8与所述驱动装置11连接。

所述机器人主体1还包括亮度传感器20以及聚光灯21，所述亮度传感器20与所述处理器10连接，用于检测所述机器人主体1周围环境的亮度值并将其发送给所述处理器10，所述聚光灯21与所述驱动装置11装置连接，用于照亮所述机器人主体1前方。

所述机器人主体1还包括第一背带22以及第二背带23，所述第一背带22包括第三气囊24，所述第二背带23包括第四气囊25，所述第三气囊24以及所述第四气囊25分别与所述机器人主体1内的第三充气装置9连接，所述第三充气装置9与所述驱动装置11连接。

所述机器人主体1还包括电液推杆26，所述电液推杆26与所述驱动装置11连接，用于控制第一摄像头4、所述第二摄像头5、所述第三摄像头6的高度。

所述机器人主体1还包括警示装置27，所述警示装置27与所述驱动装置11连接，用于发出警示音提醒用户。

具体地，本发明提供的智能导盲机器人为背带式结构，所述机器人主体1包括第一背带22以及第二背带23，用户通过所述第一背带22以及所述第二背带23将导盲机器人背在身上，本发明结构简单，不会给用户造成过重的负担，所述机器人主体1包括两个部分：第一部分以及第二部分，其中，所述第一部分位于所述第二部分的上方，所述第一部分包括第一摄像头4、第二摄像头5、第三摄像头6、亮度传感器20以及聚光灯21，所述第一摄像头4位于正前方位置，能够拍摄所述机器人主体1前方的画面并将其发送给所述处理器10，所述第二摄像头5位于左侧位置，能够拍摄所述机器人主体1左侧的画面并将其发送给所述处理器10，所述第三摄像头6位于右侧位置，能够拍摄所述机器人主体1右侧的画面并将其发送给所述处理器10，所述第二部分包括第一充气装置7、第二充气装置8以及第三充气装置9，所述第一充气装置7以及所述第二充气装置8为挤压式装置，所述第一充气装置7以及所述第二充气装置8都包括一个封闭容器，所述两个部分通过电液推杆26连接，所述电液推杆26由所述驱动装置11连接，用于调整所述第一部分的高度，所述第一吊带12与所述机器人主体1左侧连接，所述第一固定环14内侧与用户左手手腕接触处设置有第一气囊15，所述第一气囊15初始状态为未充气状态，所述第一气囊15与所述第一吊带12内的第一空气导管16连通，所述第一空气导管16与所述机器人主体1内的第一充气装置7连接，当需要提醒用户向左侧移动时，所述处理器10向所述驱动装置11输出第一充气信号，所述驱动装置11驱动所述第一充气装置7启动，所述挤压式装置将所述封闭容器的气体排出，所述封闭容器内的气体经所述第一空气导管16进入所述第一气囊15，所述第一气囊15充气后对用户左手手腕造成轻微压迫，以达到提示方向的作用，其中，所述第一充气装置7每次只启动预设时间，即所述挤压装置挤压预设时间后回复原状，所述第一气囊15内的气体回到所述封闭容器，所述第一固定环14解除对用户左手手腕的压迫；所述第二吊带13与所述机器人主体1右侧连接，所述第二固定环17内侧与用户右手手腕接触处设置有第二气囊18，所述第二气囊18初始状态为未充气状态，所述第二气囊18与所述第二吊带13内的第二空气导管19连通，所述第二空气导管19与所述机器人主体1内的第二充气装置8连接，当需要提醒用户向右侧移动时，所述处理器10向所述驱动装置11输出第二充气信号，所述驱动装置11驱动所述第二充气装置8启动，所述挤压式装置将所述封闭容器的气体排出，所述封闭容器内的气体经所述第二空气导管19进入所述第二气囊18，所述第二气囊18充气后对用户右手手腕造成轻微压迫，其中，所述第二充气装置8每次只启动预设时间，即所述挤压装置挤压预设时间后回复原状，所述第二气囊18内的气体回到所述封闭容器，所述第二固定环17解除对用户右手手腕的压迫。

实施例二

如图2所示，一种基于触觉反馈的智能导盲机器人的工作方法，包括以下工作步骤：

a)所述第一摄像头4拍摄所述机器人主体1前方的画面并将其发送给所述处理器10，所述第二摄像头5拍摄所述机器人主体1左侧的画面并将其发送给所述处理器10，所述第三摄像头6拍摄所述机器人主体1右侧的画面并将其发送给所述处理器10；

b)所述处理器10分析所述机器人主体1前方的画面并判断是否有障碍物；

c)若是，所述处理器10进一步判断所述障碍物左侧是否有通过余地；

d)若是，所述处理器10向所述驱动装置11输出第一充气信号，所述驱动装置11驱动所述第一充气装置7启动预设时间；

e)若否，所述处理器10向所述驱动装置11输出第二充气信号，所述驱动装置11驱动所述第二充气装置8启动预设时间；

f)所述处理器10分析所述机器人主体1两侧是否有移动物靠近；

g)若是，所述处理器10向所述驱动装置11输出警示信号，所述驱动装置11驱动所述警示装置27启动。

步骤b还包括：

若所述处理器10判断前方不可通过，则向所述驱动装置11输出警示信号，所述驱动装置11驱动所述警示装置27启动。

步骤b还包括：

所述处理器10判断用户是否有摔倒的趋势；

若是，所述处理器10向所述驱动装置11输出第三充气信号，所述驱动装置11驱动所述第三充气装置9启动。

步骤b还包括：

所述处理器10判断用户头顶是否遮住所述第一摄像头4拍摄的画面；

若是，所述处理器10向所述驱动装置11输出升高信号，所述驱动装置11驱动所述电液推杆26升高对应高度。

具体地，所述警示装置27中预存有多种警示音，不同情况播放不同警示音，其中，所述警示信号包括第一警示信号、第二警示信号以及第三警示信号。

如图3所示，所述第一摄像头4用于拍摄所述机器人主体1前方的画面，若所述处理器10判断前方不可通过，则向所述驱动装置11输出第一警示信号，所述驱动装置11驱动所述警示装置27启动，所述警示装置27发出“前方不可通过”的警示音，若所述处理器10判断前方有移动物靠近，则向所述驱动装置11输出第一充气信号以及第二充气信号，所述驱动装置11同时驱动所述第一充气装置7以及所述第二充气装置8启动，所述第一气囊15以及所述第二气囊18同时对用户手腕造成压迫，已示用户原地暂停；所述第二摄像头5以及所述第三摄像头6分别位于所述机器人主体1的左右两侧，若所述处理器10判断所述机器人主体1左侧有移动物靠近，则向所述驱动装置11输出第二警示信号以及第一充气信号，所述驱动装置11驱动所述警示装置27启动，所述驱动装置11驱动所述第一充气装置7启动，所述警示装置27发出“左侧有移动物正在靠近”的警示音，所述第一气囊15对用户左手手腕造成压迫，从听觉以及视觉两种感官上警示用户，加强警示作用；若所述处理器10判断所述机器人主体1右侧有移动物靠近，则向所述驱动装置11输出第三警示信号以及第二充气信号，所述驱动装置11驱动所述警示装置27启动，所述驱动装置11驱动所述第二充气装置8启动，所述警示装置27发出“右侧有移动物正在靠近”的警示音，所述第二气囊18对用户右手手腕造成压迫。如图4所示，除了上述三种警示信号外，还包括第四警示信号，所述处理器10判断前方是否有红灯，若是，则所述处理器10提取所述红灯的倒计时，所述处理器10向所述驱动装置11输出第四警示信号，所述驱动装置11驱动所述警示装置27启动，所述警示装置27发出“前方红灯还剩xx秒”的警示音。

如图5所示，盲人出行时，因其没有视觉的认知，所以对动作的执行存在一定的延迟，偶遇突发情况的来不及做出反应，因此，本发明在所述第一背带22以及所述第二背带23内设置有第三气囊24以及第四气囊25，所述第三气囊24以及所述第四气囊25起到保护作用，所述处理器10判断用户是否有摔倒的趋势，其中，若短时间内所述第一摄像头4拍摄的画面有大幅度的上下抖动则所述处理器10判断用户有摔倒的趋势，若是，所述处理器10向所述驱动装置11输出第三充气信号，所述驱动装置11驱动所述第三充气装置9启动，所述第三充气装置9同时对所述第一气囊15以及第二气囊18进行充气。

实施例三

如图6所示，所述亮度传感器20检测所述机器人主体1周围环境的亮度值并将其发送给所述处理器10；

所述处理器10判断所述亮度值是否小于等于预设亮度值；

若是，所述处理器10向所述驱动装置11输出照明信号，所述驱动装置11驱动所述聚光灯21启动。

具体地，盲人在夜间出行的难度远远大于日间出行时，夜间光线不明，来往的车辆以及行人不易发现盲人，针对这一情况，一般盲人在夜间出行会携带手电筒，而携带手电筒多有不便，因此，本发明在所述机器人主体1顶部设置有亮度传感器20以及聚光灯21，所述处理器10中设置有预设亮度值，当用户在夜间出行或是出行途中遭遇恶劣天气情况，所述亮度传感器20检测所述机器人主体1周围环境的亮度值并将其发送给所述处理器10，所述处理器10将接收到的亮度值与预设亮度值进行比较，判断所述亮度值是否小于等于预设亮度值，若是，则表明外界亮度过低，能见度较差，所述处理器10向所述驱动装置11输出照明信号，所述驱动装置11驱动所述聚光灯21开启，所述聚光灯21照亮所述机器人主体1前方，引起来往车辆以及行人的注意。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。