本发明涉及老人护理设备领域，尤其涉及了一种自动调节高度的智能多功能拐杖。
背景技术：
拐杖作为老人行走的重要工具，目前已经集成了多种电子科技设备。如红外测距、超声测距、图像识别、gps精准定位、rfid射频识别技术等。与本发明最相近似的技术方案提出在普通拐杖装配超声波模块、红外模块、定位模块、通信模块等，通过控制器控制超声波探测系统检测障碍物，红外模块检测行人，定位模块实现老人位置定位，通信模块实现通信功能等。而且由于老人视力不佳，所以拐杖充当一部分的导向作用，由于实际行走的环境复杂，行人等行走的随意性大、方向多变，使得图像识别技术的难度大大增加，且对处理器的性能要求比较高，间接的增加了成本，使产品价格昂贵，超出老人群体的经济承受能力。rfid射频识别对基础设施建设提出很高的要求，不仅需要社会中相应设施齐全，还得在其中配置射频线圈。而且随着老人智能手机的迅速发展，拐杖与老人智能手机结合能够为用户提供更多的乐趣，同时也能为用户提供更强大的功能。
同时在现有的技术中，存在拐杖容易脱手的情况，脱手后不容易寻找，给用户的使用带来了安全隐患。而且传统的拐杖高度调节不方便，不能自动调节，给老人带来较大的麻烦。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中存在的测量障碍物不准或者成本较高以及不容易寻找的问题，提供了一种自动调节高度的智能多功能拐杖。
为了解决上述的技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种自动调节高度的智能多功能拐杖，包括拐杖的手柄部发明和拐杖的杆体部分发明，还包括控制部，控制部包括微处理器和与微处理器电连接的电源模块、语音模块、eeprom存储器、gsm模块、gps模块、图像采集与处理模块、蓝牙模块一和超声波模块，微处理器、电源模块、语音模块、eeprom存储器、gsm模块、gps模块、图像采集与处理模块、蓝牙模块和扬声器集成设置在手柄部发明内；电源模块包括电池和电源管理芯片，电源管理芯片与电池电连接，电源管理芯片包括分压电路、充电电路、防过充保护电路和电量检测电路；图像采集模块和图像处理模块与控制器电连接，图像采集摄像头发明设置在手柄部发明；超声波模块包括三个收发一体的超声波测距探头，超声波测距探头设置在杆体部分发明，三个超声波测距探头分别为上超声波测距探头发明、中超声波测距探头发明和下超声波测距探头发明，中超声波测距探头发明包括角度调节装置发明，角度调节装置发明包括连接中超声波测距探头发明和杆体部分发明的固定部发明，固定部发明上设置有电机发明和传动轴发明，电机发明与微处理器电联连接；中超声波测距探头发明固定在传动轴发明上，固定部发明上设置有限位盘发明，传动轴发明上设置有限位杆发明，限位杆发明呈直线设置在传动轴发明的两侧，限位杆发明设置在限位盘发明内，限位盘发明包括限位块一发明和限位块二发明，限位块一发明和限位块二发明为圆心角为90°的扇形，限位块一发明和限位块二发明的侧边构成相互垂直的“十”字型，限位块一发明和限位块二发明的侧边上设置有限位开关发明，限位开关发明与微处理器电连接，限位杆发明在限位块一发明和限位块二发明之间中的转动角范围为0°～90°，中超声波测距探头发明垂直限位杆发明设置；所述的手柄部发明的端部设置有led灯发明，led灯发明与微处理器通过导线连接，杆体部分发明上相对于超声波测距探头的另一个侧面设置有挂钩发明和吸盘发明；所述的杆体部分发明包括外部的壳体发明，壳体发明的中部设置有支撑台发明，支撑台发明和壳体发明的内侧面固连，支撑台发明上设置有扇形的通道槽发明，通道槽发明的个数为3个，隔开相邻通道槽发明的为连接臂发明，壳体发明的内部设置有高度调节机构；高度调节机构包括丝杆发明，丝杆发明的一端与支撑台发明通过轴承发明转动连接，另一端连接有伺服电机发明，丝杆发明上配合有安装圆台发明，安装圆台发明连接有调节杆发明，调节杆发明的横截面与支撑台发明的横截面相适配，调节杆发明上开设有导槽发明，导槽发明沿调节杆发明长度方向设置，调节杆发明穿过通道槽发明，连接臂发明落入在导槽发明内；伺服电机发明转动带动丝杆发明转动，丝杆发明转动带动安装圆台发明上下移动，安装圆台发明上下移动带动调节杆发明上下移动，伺服电机发明与微处理器通过导线连接，微处理器控制伺服电机发明的正转和反转。
作为优选，杆体部分发明贴附有标签纸和高亮银光反条，杆体部分发明的底部设置有三脚支架发明，三角支架发明安装在调节杆的底部，手柄部发明设置有橡胶防滑套，杆体部分发明的中部设置有手机支架发明，手机支架发明可沿杆体部分发明上下滑动。橡胶防滑套能够防止手柄脱手，同时握感也更加柔和舒服，采用三角支架的支腿具有稳定性好，更容易握持的优点；标签纸能够对用户的信息进行记录，方便知晓用户的基本信息，高银反光条能够起到在夜晚使用时起到警示作用。
作为优选，还包括防丢手环，控制部还包括扬声器，手环上设置有连接部一，手柄部内设置有支撑管和弹性绳；弹性绳固定在支撑管的一端，弹性绳另一端从支撑管内穿出手柄部，穿出端设置有与连接部一相配合的连接部二，连接部二在弹性绳的作用下抵触在手柄部的外侧；连接部一为套管，套管内设置有凸起的弹性圈，连接部二为连接柱；连接柱上设置有与弹性圈配合的环形的卡槽；防丢手环上设置有蓝牙模块二和心率监测模块。利用蓝牙模块二能够与蓝牙模块一之间配对，配对成功后，拐杖会响一段时间，用户能够根据声音寻找拐杖。同时佩戴时，手环的连接部一和连接部二之间相互配对，防止拐杖脱手后掉落到地面，寻找的风险，而且两者之间配合牢靠、方便使用。
本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明采用gps位置定位、gsm帮助短信、能够满足老人的基本需求。同时能够满足盲人的使用需求，而且采用图像处理功能，加上三组超声波测距探头能够准确的确定前方物体形状，而且中部的超声波测距探头能够根据图像处理的结果，对探头进行位置调整，满足下楼梯时和前方空洞时的功能。而且采用齿面的滑轮能够有效的预知地面的大致情况，同时支撑平稳。还采用蓝牙模块配对的模式对拐杖进行寻找，提高了用户的安全性，采用手环和拐杖配对的方式，减少了拐杖脱手的风险。而且晚上具有照明功能，同时三脚架能够保证拐杖站立，拐杖上设置的手机支架能够为用户提供固定架的功能，减少了部件的携带，为老人提供了方便；同时拐杖上设置挂钩和吸盘，使得拐杖便于放置，避免丢失。而且采用伺服电机带动丝杆进行自动调节拐杖的长度，具有调节方便，省时安全等优点。而且拐杖能够及时自动收缩，便于携带。
附图说明
图1是拐杖的主视图；
图2是图1的左视图；
图3是图2的局部放大图；
图4是限位盘和限位杆配合的示意图；
图5是连接部二的结构示意图；
图6是防丢手环的结构示意图；
图7是连接部二的结构示意图；
图8是控制原理图；
图9是杆体部分的结构示意图；
图10是高度调节结构的结构示意图。
附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1一手柄部、2一杆体部分、3一上超声波测距探头、4一中超声波测距探头、5一下超声波测距探头、6一角度调节装置、61一固定部、62一电机、63一传动轴、64一限位盘、65一限位杆、641一限位块一、642一限位块二、66一限位开关、67一尼龙轴承滑轮、7一防丢手环、71一支撑管、72一连接部一、721一弹性圈、73一连接部二、731一卡槽、75一弹性绳、8一摄像头、200一壳体、201一支撑台、202一通道槽、203一连接臂、204一丝杆、205一轴承、206一伺服电机、207一导槽、208一安装圆台、209一调节杆。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图1至图10所示，一种自动调节高度的智能多功能拐杖，包括拐杖的手柄部1和拐杖的杆体部分2，还包括控制部，控制部包括微处理器和与微处理器电连接的电源模块、语音模块、eeprom存储器、gsm模块、gps模块、图像采集与处理模块、蓝牙模块一和超声波模块，微处理器、电源模块、语音模块、eeprom存储器、gsm模块、gps模块、图像采集与处理模块、蓝牙模块和扬声器集成设置在手柄部1内；电源模块包括电池和电源管理芯片，电源管理芯片与电池电连接，电源管理芯片包括分压电路、充电电路、防过充保护电路和电量检测电路；图像采集模块和图像处理模块与控制器电连接，图像采集摄像头8设置在手柄部1；超声波模块包括三个收发一体的超声波测距探头，超声波测距探头设置在杆体部分2，三个超声波测距探头分别为上超声波测距探头3、中超声波测距探头4和下超声波测距探头5，中超声波测距探头4包括角度调节装置6，角度调节装置6包括连接中超声波测距探头4和杆体部分2的固定部61，固定部61上设置有电机62和传动轴63，电机62与微处理器电联连接；中超声波测距探头4固定在传动轴63上，固定部61上设置有限位盘64，传动轴63上设置有限位杆65，限位杆65呈直线设置在传动轴63的两侧，限位杆65设置在限位盘64内，限位盘64包括限位块一641和限位块二642，限位块一641和限位块二642为圆心角为90°的扇形，限位块一641和限位块二642的侧边构成相互垂直的“十”字型，限位块一641和限位块二642的侧边上设置有限位开关66，限位开关66与微处理器电连接，限位杆65在限位块一641和限位块二642之间中的转动角范围为0°～90°，中超声波测距探头4垂直限位杆65设置；所述的手柄部1的端部设置有led灯103，led灯103与微处理器通过导线连接，杆体部分2上相对于超声波测距探头的另一个侧面设置有挂钩100和吸盘101；所述的杆体部分2包括外部的壳体200，壳体200的中部设置有支撑台201，支撑台201和壳体200的内侧面固连，支撑台201上设置有扇形的通道槽202，通道槽202的个数为3个，隔开相邻通道槽202的为连接臂203，壳体200的内部设置有高度调节机构；高度调节机构包括丝杆204，丝杆204的一端与支撑台201通过轴承205转动连接，另一端连接有伺服电机206，丝杆204上配合有安装圆台208，安装圆台208连接有调节杆209，调节杆209的横截面与支撑台201的横截面相适配，调节杆209上开设有导槽207，导槽207沿调节杆209长度方向设置，调节杆209穿过通道槽202，连接臂203落入在导槽207内；伺服电机206转动带动丝杆204转动，丝杆204转动带动安装圆台208上下移动，安装圆台208上下移动带动调节杆209上下移动，这是因为调节杆209的导槽207套在连接臂203上，导槽207的长度为调节杆209的理论行程。伺服电机206与微处理器通过导线连接，微处理器控制伺服电机206的正转和反转，所述控制伺服电机206的按钮设置在手柄部分1上，控制伺服电机可以采用传统的按键控制。也可以采用语音控制，为了实现语音控制，该拐杖上还设置有语音识别模块，语音识别模块与微控制器通过导线连接，从而实现语音控制调节杆209的伸长和缩短。这里调节杆209的安装方法，可以采用两段调节杆209先套在连接臂203上，再进行固定的方式进行安装。其中壳体200为管状体，调节杆209的下端穿出壳体200的下端。
拐杖还包括无线控制系统，无线控制系统包括老人智能手机，蓝牙模块一与老人智能手机无线通讯连接，杆体部分2贴附有标签纸和高亮银光反条，杆体部分2的底部设置有三脚支架67，三角支架67安装在调节杆209的底部，手柄部1设置有橡胶防滑套，杆体部分2的中部设置有手机支架102，手机支架102可沿杆体部分2上下滑动。
为了便于理解，下面对各模块的作用进行进一步的阐述：
1、电源模块：本设计的电源方案包括电池和电池管理芯片。系统采用定制的12v大容量锂电池供电。其中分压电路有12v-5v和12v-3.3v两种，分别为微处理器和各个模块供电；充电电路和防过充保护电路的作用为锂电池充电，并提供过充保护，过充保护电压约为12.4v-12.6v；电量检测电路通过电压测试法检测电池剩余电量，方便给老人提示及时充电，以防行程中电量不足。
2、超声模块：超声模块采用收发一体的测距探头，检测行走过程中障碍物的距离信息。超声波测距探头可以检测前方物体的形状，同时结合图像采集模块和图像处理模块能够使探头进行向下方向的检测。
3、eeprom存储器：采用24c02作为存储器，实时存储超声探测器检测到的距离信息，一段时间后清理内存，等待下次存储。
4、微处理器：采用stm32f103芯片作为处理器，功能如下：
控制超声模块收发超声，并对eeprom存储器中距离的时间序列数据进行处理分析，判断障碍物类型。
控制gsm模块，实现求助短信发送、紧急呼叫的功能。
控制gps模块，并对接收到的gps数据进行处理，提取出位置信息，通过求助短信发送至手机。
控制图像处理模块，对图像采集摄像头采集的环境信息进行处理，识别前方楼梯，空洞等障碍物或地形，以便及时调整超声探头的检测角度。
控制蓝牙模块一，实现拐杖与智能手机之间无线传输。
运用系统时钟和温度传感器，提取年月日时分、星期和当前温度数据。
5、gsm模块：选用sim800c芯片，发送求助短信，紧急呼叫。
6、gps模块：选用s1216f8-bd芯片，获取老人当前位置信息，包括经纬度、海拔等。
7、图像采集模块：选用ov7670模组，定时获取环境信息的图像，并将图像传输至图像处理模块。
8、语音模块和扬声器：选用wt588d芯片，实现音频输出，将障碍物信息以语音的形式提醒老人；语音播报，包括年月日时分、星期和温度。
9、蓝牙模块一：使拐杖连接老人智能手机，无线传输超声波测距信息，也可实现手机端语音输入对拐杖进行参数设置，而且能够实现蓝牙模块一和蓝牙模块二之间的配对。
10、防丢手环：包括蓝牙模块二和心率检测模块，蓝牙模块二实现与拐杖无线连接；心率检测模块可以获取用户基本生理特征。
在实际使用过程中，通过图像采集模块图像采集模块包括摄像头8采集前方的图像，并通过图像处理模块进行分析处理后，将信号传送给微处理器，当判断前方为楼梯形状时，微处理器发送信号给电机62，电机62通过传动轴63带动中超声波测距探头4转动90°后，限位开关66感应到信号并将信号传输给微处理器，限位开关66通过微处理器停止电机62转动。使中超声波测距探头4向下方探测，从而能够方便下楼时对前方的楼梯和地形进行准确判断，当平地时，三个超声波测距探头均向前方探测，使探测更加准确。检测的障碍物形状信息，通过语音模块给用户输出语音提示。
当用户视力不佳或者是盲人时，拐杖掉落后很难寻找，或者在需要使用时难以找寻，所以为了方便拐杖脱手和便于寻找拐杖，拐杖还包括防丢手环7，控制部还包括扬声器，手环上设置有连接部一72，手柄部1内设置有支撑管71和弹性绳75；弹性绳75固定在支撑管71的一端，弹性绳75另一端从支撑管71内穿出手柄部1，穿出端设置有与连接部一72相配合的连接部二73，连接部二73在弹性绳75的作用下抵触在手柄部1的外侧；连接部一72为套管，套管内设置有凸起的弹性圈721，连接部二73为连接柱；连接柱上设置有与弹性圈721配合的环形的卡槽731；防丢手环7上设置有蓝牙模块二和心率监测模块。
当需要寻找拐杖时，打开蓝牙模块二，但蓝牙模块二处在蓝牙模块一的信号范围内，蓝牙模块一和蓝牙模块二自动进行配对，配对成功后拐杖的扬声器发出声音，用户可以根据声音判断拐杖的位置。使用时，将连接部一72插入到连接部二73内，使弹性圈721卡在卡槽731内，防止拐杖脱手。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。