一种智能导盲系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种智能导盲系统，采用超声波检测障碍物，用语音模块进行提醒，能大大减少危险性，增强安全系数；并在遇到障碍物时，通过电机带动进行转动给盲人施力，引导盲人安全行进；可以通过GPS模块进行定位后，向盲人发出行进路线的指令，将盲人引导到安全路线；可以通过GSM模块将位置信息以短信的方式发给家人，以便家人随时掌握盲人所处位置信息；还具有夜间安全指示灯及音乐，提醒路人注意避让盲人以免发生碰撞；具有一键紧急呼救功能，在紧急情况下，发出声光报警，提醒周围人员予以施救；在紧急情况下，可通过短信将位置信息、预先写入的短信内容发送给定制的手机号码，以便家人及时救助。
【专利说明】
一种智能导盲系统
技术领域
[0001]本发明涉及导盲仪领域，尤其涉及一种智能导盲系统。
【背景技术】
[0002]盲人是残疾人当中一个特殊的群体，他们由于先天或者后天的生理缺陷丧失了视觉资讯，然而视觉资讯是人类获得知识和经验的主要来源，因此，盲人在日常生活和安全行进方面受到很大的制约。在现实生活中，大多数的盲人都是通过普通的盲杖来辅助行走的，这种盲杖只是一根普通的长杆，它只能探测局部的障碍物，存在着太多的不足。导盲犬虽然可以协助引导盲人行进，但存在训练周期和适应期过长、成本较高的缺点，这也使得导盲犬的使用率并不高。
[0003]为了协助盲人安全行进，提高他们的生活质量，世界各国一直在进行着电子导盲系统的研制，目前，存在的电子导盲系统有超声波导盲仪、移动式机器人、穿戴式导盲仪和导引式手杖。
[0004]超声波导盲仪是以发射超声波和接收障碍物反射回波的方式来定位的，与雷达系统类似，它从接收到的回波中可以得到障碍物的信息。超声波导盲仪一般由换能器(探头)、信号处理器(电子盒)和信息输出器三部分组成。超声波导盲仪的缺陷是使用者在行进时需要不断进行扫描探测动作，而发现障碍物后，必须经过附加测量才能知道其尺寸，因此降低了行进的速度。并且，超声波不能探测出凹坑等障碍，它的传播也会受到衍射、散射和吸收的影响，使得超声波导盲仪存在漏检盲区信息的问题。
[0005]移动式机器人是具有多种感测器、强大计算能力和高度智能化障碍物躲避系统(OAS)的机器人，它的智能化程度较高，可以在复杂的环境中进行自主的导航，随着人机接口模块的设计与完善，可用于导盲应用。基于移动式机器人技术的导盲仪，功能上比超声波导盲仪有很大提高。例如，Rentschle研发的行动辅具VA-PAMAID，可以正确避开障碍物。移动式机器人虽然比超声波导盲仪功能更完善，更智能化，但是它的硬件和开发成本相当高。并且它的体积庞大，结构过于复杂，在斜坡和楼梯上无法进行移动，使它在行动范围与地形上受到很大限制，因此并没有得到广泛的应用。
[0006]穿戴式导盲仪是将导盲装置直接穿在身上，盲人通过简单的导盲语音提示来进行安全行进。美国大学机器人实验室开发了腰带式行动辅具，该辅具在实际应用中可以通过引导的方式使盲人避开障碍物，将盲人作为半被动式接受躲避障碍物命令的移动工具。或者通过超声波描绘出盲人所在区域的地形后以发音等方式使其了解和判断周围环境。穿戴式导盲仪虽然比移动式机器人灵活方便，但是这种导盲装置是穿载在盲人身上的，它的重量较重，成本较高，并且无法给盲人提供心理上的安全感和依赖感。
[0007]导引式手仗是在手杖的把手部分安装具有控制作用的微型计算机，在手杖的不同位置安装专用的探测传感器，手杖的下端装有导轮的可移动装置，目前已存在的此类型机器主要是Borenstein的Guide-Cane。这种电子导盲仪的实质是将移动式机器人的动力系统卸载，保留其智能感测的传感和控制部分。虽然导引式手杖可以弥补超声波导盲仪、移动式机器人及穿戴式导盲仪的缺点，是目前相对比较理想的一种电子导盲装置，但是导引式手仗还是存在体积较庞大、不便于携带的缺点，而且它的成本较高，不便于推广应用。
[0008]在平常的生活中，人们80%以上的信息是通过视觉获得的，对于无法用眼睛来捕捉信息的盲人来说，他们无法像常人一样自由行走，例如走路时常会出现与障碍物发生碰撞、迷路等等现象，严重时甚至会危害到生命。因此，在生活和工作上遇到了很大的困难。随着经济发展、科技进步和社会文明程度的不断提高，这一特殊群体的出行问题越来越受到世界各国的关注和重视。为了提高社会对他们的关怀程度和救助水平，研制开发更具人性化更适合于盲人路径诱导的辅助工具具有重要的实用价值和社会现实意义。
【发明内容】
[0009]本发明针对盲人的出行不便，提供一种智能导盲系统，对盲人在生活上、出行上有所帮助。
[0010]本发明的一方面提供一种智能导盲系统，包括至少一个换能器、信号处理器、信息输出器、至少一个存储设备、至少一个通信模块、至少一个GPS定位模块、至少一个通信接口、至少一个指示灯模块、至少一个语音模块和至少一个电机驱动模块，所述换能器、信号处理器、信息输出器、存储设备、通信模块、GPS定位模块、通信接口、指示灯模块、语音模块和电机驱动模块均耦合到BUS总线;其中，
[0011]所述换能器，用于检测周围障碍物并把障碍物信息发送给所述信号处理器；
[0012]所述信号处理器，用于判断出规定范围内的障碍物，并生成存在障碍物信息、语音控制信号和/或驱动控制信号，并将所述存储障碍物信息、语音控制信号和/或驱动控制信号通过所述信息输出器发送给相应的设备或模块；
[0013]所述语音模块，用于根据所述语音控制信号从所述存储设备读取相应的语音信号并播出语音提醒提醒盲人躲避障碍物；
[0014]所述指示灯模块用于根据所述信号处理器判断的存在障碍物信息显示安全指示灯；
[0015]所述电机驱动模块，用于根据所述驱动控制信号从所述存储设备读取相应的驱动信号驱动电机转动，引导盲人安全行进；
[0016]所述GPS定位模块用于进行定位，并将定位信息发送给所述信号处理器，由所述信号处理器进行处理后发送给所述通信模块；
[0017]所述通信模块，用于通过通信网络将所述定位信息以短信的方式发给相关终端设备。
[0018]较佳的，所述智能导盲系统还包括耦合到总线的输入设备，用于接收输入指示信令并发送给所述信号处理器。
[0019]较佳的，所述输入设备为紧急呼救按钮，当所述输入设备被输入信号后，所述语音模块还用于根据所述存储设备预先存储的指令发出声音报警，所述指示灯模块还用于根据所述存储设备预先存储的指令发出灯光报警。
[0020]较佳的，所述信号处理器，还用于根据所述定位信息向盲人发出行进路线的指令，将盲人引导到安全路线。
[0021 ]较佳的，所述终端设备的号码预先存储在所述存储设备中。
[0022]上述描述的智能导盲系统，采用超声波检测障碍物，用语音模块进行提醒，能大大减少危险性，增强安全系数;并在遇到障碍物时，通过电机带动进行转动给盲人施力，引导盲人安全行进;可以通过GPS模块进行定位后，向盲人发出行进路线的指令，将盲人引导到安全路线;可以通过GSM模块将位置信息以短信的方式发给家人，以便家人随时掌握盲人所处位置信息;还具有夜间安全指示灯及音乐，提醒路人注意避让盲人以免发生碰撞;具有一键紧急呼救功能，在紧急情况下，发出声光报警，提醒周围人员予以施救;在紧急情况下，可通过短信将位置信息、预先写入的短信内容发送给定制的手机号码，以便家人及时救助。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本发明一实施例的一种智能导盲系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]各种方面将以可包括一个或多个设备、组件、模块、或单元等的系统的形式来描述。应该理解或领会，各种系统可包括另加的设备、组件、模块、和/或单元等，和/或可以并不包括结合附图所讨论的设备、组件、模块、单元等的全部。在本申请的另一方面，也可以使用这些办法的组合。
[0027]另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，六和/或B，可以表示:单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另夕卜，本文中字符，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0028]如图1所不，为本发明一实施例的一种智能导盲系统的结构不意图，包括:至少一个换能器101、信号处理器102、信息输出器103、至少一个存储设备105、至少一个通信模块106、至少一个GPS定位模块107、至少一个通信接口 108、至少一个指示灯模块109、至少一个语音模块110和至少一个电机驱动模块111。其中，所述存储设备105可以为只读存储器(R0M)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)或易失性存储介质，所述易失性存储介质包括动态存储器。本发明的另一实施例中，智能导盲系统还可以包括至少一个只读存储器(ROM) 104，其中，所述换能器101、信号处理器102、信息输出器103、R0M104、存储设备105、通信模块106、GPS定位模块107、通信接口 108、指示灯模块109、语音模块110和电机驱动模块111均耦合到BUS总线。
[0029]本文中描述的所述通信模块106可用于各种无线通信系统，例如全球移动通信(GSM,Global System for Mobile Communicat1n)系统，码分多址(CDMA，Code Divis1nMultiple Access)系统，时分多址(TDMA，Time Divis1n Multiple Access)系统，宽带码分多址(WCDMA,Wideband Code Divis1n MultipleAccess)系统，频分多址(FDMA，Frequency Divis1n Multiple Access)系统，正交频分多址(OFDMA，OrthogonalFrequency-Divis1n Multiple Access)系统，单载波FDMA(SC-FDMA)系统，通用分组无线业务(GPRS,General Packet Rad1 Service)系统，长期演进(LTE，Long Term Evolut1n)系统，以及其他此类通信系统。术语“系统”和“网络”在本文中常被可互换使用。CDMA系统可实现诸如通用无线陆地接入(UTRA，Universal Terrestrial Rad1 Access)、CDMA2000等无线电技术。UTRA包括宽带-CDMA(WCDMA)和其他CDMA变体。另外，CDAM2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA系统可实现诸如全球移动通信系统(GSM)等的无线电技术。OFDMA系统可实现诸如演进通用陆地无线接入^-1^1^4￥01￥6(1-1]|^3 TerrestrialRad1Access)、超移动宽带(UMB ,Ultra Mobi Ie Broadband)、IEEE802.ll(Wi_Fi)、IEEE802.16(WiMAX)、IEEE802.20、Flash-(FDMA 等无线电技术。UTRA 和 E-UTRA 是通用移动通信系统(UMTS，Universal Mobile Telecommunicat1n System)的一部分。3GPP长期演进(例如，LTE)是UMTS的使用E-UTRA的版本，其在下行链路上可采用OFDMA，而在上行链路上可采用SC-FDMA。UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE和GSM描述在“第三代伙伴项目(3GPP)”组织的文献中。另外，CDAM2000和UMB描述在“第三代伙伴项目2(3GPP2)”组织的文献中。
[0030]本文描述的信号处理器102，可以为通用处理器、数字信号处理器(DSP，DigitalSignal Processor)芯片、专用集成电路(ASIC，Applicat1n Specific IntegratedCircuit)、现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable GateArray)等)、固件或者其组合来实施用于提供确认信令的过程。较佳的，本发明一实施例的信号处理器102可以为单片机AT89S52。
[0031]所述存储设备105用于存储将由信号处理器102执行的动态信息和动态指令，例如，所述存储设备105可以为随机存取存储器(RAM)或者其它动态存储设备。所述存储设备105也可以用于在信号处理器102执行指令期间存储临时变量或其它中间信息。耦合到BUS总线的只读存储器(R0M)104用于存储用于信号处理器102的静态信息和静态指令。
[0032]耦合到BUS总线的至少一个通信接口108，用于提供与通信网络链路(未示出)的双向数据通信耦合，所述通信网络可以为无线通信网络(例如GSM，UMTS，LTE等等)或卫星通信网络。通信接口 108发送和接收电信号，电磁信号或者光学信号，这些信号承载代表各类信息的数据流。另外，通信接口 108可以包括外围接口设备，例如通用串行总线(USB)接口、PCMCIA(个人计算机存储卡国际协会)接口等。
[0033]所述换能器101用于检测周围障碍物并把障碍物信息发送给所述信号处理器102。
[0034]所述信号处理器102用于判断出规定范围内的障碍物，并生成存在障碍物信息、语音控制信号和/或驱动控制信号，并将所述存储障碍物信息、语音控制信号和/或驱动控制信号通过所述信息输出器103发送给相应的设备或模块，例如，所述信息输出器103用于将所述存在障碍物信息发送给所述指示灯模块109，所述信息输出器103用于将所述语音控制信号发送给所述语音模块110，以及所述信息输出器103用于将所述驱动控制信号发送给所述电机驱动模块111。
[0035]所述语音模块110用于根据所述语音控制信号从所述存储设备105读取相应的语音信号并播出语音提醒提醒盲人躲避障碍物。所述语音模块110还可以用于发出预设的音乐，提醒路人注意避让盲人以免发生碰撞，所述音乐可以预先设置在所述只读存储器(ROM)104或存储设备105。
[0036]所述电机驱动模块111用于根据所述驱动控制信号从所述存储设备105读取相应的驱动信号驱动电机转动，引导盲人安全行进。
[0037]所述GPS定位模块107用于进行定位，例如根据所述存储设备105预先存储的指令启动定位，例如根据发现障碍物就进行定位，再例如，周期性的进行定位，再例如根据盲人的指示进行定位，并将定位信息发送给所述信号处理器102。
[0038]所述信号处理器102，还用于根据所述定位信息向盲人发出行进路线的指令，将盲人引导到安全路线。
[0039]所述通信模块106，用于通过通信网络将所述定位信息以短信的方式发给相关终端设备，例如家人手机，朋友手机等等，以便家人或朋友随时掌握盲人所处位置信息，其中，所述手机号码可以预先存储在所述只读存储器(ROM) 104或存储设备105中。
[0040]所述指示灯模块109用于根据所述信号处理器102判断的存在障碍物信息显示安全指示灯，提醒路人注意避让盲人以免发生碰撞。
[0041]所述智能导盲系统还包括耦合到总线的输入设备112，用于接收输入指示信令并发送给所述信号处理器102，例如，所述输入设备112可以为紧急呼救按钮，具有紧急呼救功能，在紧急情况下，紧急呼救按钮被按下时，通过所述信号处理器102处理后，所述语音模块110根据所述存储设备105预先存储的指令发出声音报警，所述指示灯模块109根据所述存储设备105预先存储的指令发出灯光报警，提醒周围人员予以施救;在紧急情况下，还可以通过通信模块106利用短信将位置信息、预先写入的短信内容发送给定制的手机号码，以便家人及时救助。
[0042]综上所述，本发明多个方面描述的智能导盲系统，采用超声波检测障碍物，用语音模块进行提醒，能大大减少危险性，增强安全系数;并在遇到障碍物时，通过电机带动进行转动给盲人施力，引导盲人安全行进;可以通过GPS模块进行定位后，向盲人发出行进路线的指令，将盲人引导到安全路线;可以通过GSM模块将位置信息以短信的方式发给家人，以便家人随时掌握盲人所处位置信息;还具有夜间安全指示灯及音乐，提醒路人注意避让盲人以免发生碰撞;具有一键紧急呼救功能，在紧急情况下，发出声光报警，提醒周围人员予以施救;在紧急情况下，可通过短信将位置信息、预先写入的短信内容发送给定制的手机号码，以便家人及时救助。
[0043]最后需要说明的是: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:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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精神和范围。
【主权项】
1.一种智能导盲系统，其特征在于，包括至少一个换能器、信号处理器、信息输出器、至少一个存储设备、至少一个通信模块、至少一个GPS定位模块、至少一个通信接口、至少一个指示灯模块、至少一个语音模块和至少一个电机驱动模块，所述换能器、信号处理器、信息输出器、存储设备、通信模块、GPS定位模块、通信接口、指示灯模块、语音模块和电机驱动模块均耦合到BUS总线;其中， 所述换能器，用于检测周围障碍物并把障碍物信息发送给所述信号处理器； 所述信号处理器，用于判断出规定范围内的障碍物，并生成存在障碍物信息、语音控制信号和/或驱动控制信号，并将所述存储障碍物信息、语音控制信号和/或驱动控制信号通过所述信息输出器发送给相应的设备或模块； 所述语音模块，用于根据所述语音控制信号从所述存储设备读取相应的语音信号并播出语音提醒提醒盲人躲避障碍物； 所述指示灯模块用于根据所述信号处理器判断的存在障碍物信息显示安全指示灯；所述电机驱动模块，用于根据所述驱动控制信号从所述存储设备读取相应的驱动信号驱动电机转动，引导盲人安全行进； 所述GPS定位模块用于进行定位，并将定位信息发送给所述信号处理器，由所述信号处理器进行处理后发送给所述通信模块； 所述通信模块，用于通过通信网络将所述定位信息以短信的方式发给相关终端设备。2.根据权利要求1所述的智能导盲系统，其特征在于，所述智能导盲系统还包括耦合到总线的输入设备，用于接收输入指示信令并发送给所述信号处理器。3.根据权利要求2所述的智能导盲系统，其特征在于，所述输入设备为紧急呼救按钮，当所述输入设备被输入信号后，所述语音模块还用于根据所述存储设备预先存储的指令发出声音报警，所述指示灯模块还用于根据所述存储设备预先存储的指令发出灯光报警。4.根据权利要求1-3任意一项所述的智能导盲系统，其特征在于，所述信号处理器，还用于根据所述定位信息向盲人发出行进路线的指令，将盲人引导到安全路线。5.根据权利要求1-3任意一项所述的智能导盲系统，其特征在于，所述终端设备的号码预先存储在所述存储设备中。
【文档编号】H04W4/14GK105853159SQ201610293376
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】高桂革, 王小平, 郑文智, 王海亮
【申请人】上海电机学院