一种盲人智能避障鞋的制作方法

本实用新型涉及到盲人避障技术领域，尤其涉及到一种盲人智能避障鞋。

背景技术：

目前，我国大约有视障人士一千七百万，其中约有六百万是盲人，盲人这一群体的权利不容小觑。盲人朋友们由于视力上的缺陷，在生活、工作方面有着诸多不便，盲人的出行便是其中一个重要的问题。

现在盲人出行的辅助工具一般是盲杖，但是使用盲杖探路的劳动强度大，且效率低，很容易触碰不到一些前方的障碍物。为此世界上很多国家在使用导盲犬的同时都在研发导盲机器人、盲人电子眼镜、卫星导航系统等现代化导盲手段，但大多难以普及。所以，我们决定研究并制作这样一款具有导航定位、测距避障、语音播报功能，并且造价低廉和易于普及的盲人智能避障鞋。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种盲人智能避障鞋。

本实用新型是通过以下技术方案实现：

本实用新型提供了一种盲人智能避障鞋，该盲人智能避障鞋包括：

避障鞋本体，所述避障鞋本体包括鞋底和鞋面；其中，所述鞋底内的根部设置有防挤压内置壳和气垫，所述气垫位于所述防挤压内置壳上方；所述鞋面的头部设置有防撞外壳，所述鞋面上设置有柔性的薄膜太阳能电池；

蓄电池模块，所述蓄电池模块设置在所述防挤压内置壳中，与所述薄膜太阳能电池连接；

控制器模块，所述控制器模块设置在所述防挤压内置壳中，与所述蓄电池模块连接；

GPS定位模块，所述GPS定位模块设置在所述防挤压内置壳中，分别与所述蓄电池模块及所述控制器模块连接，用于在盲人出行时对出行目的地的位置定位；

显示屏，所述显示屏设置在所述鞋面上，分别与所述控制器模块及所述蓄电池模块连接，用于在盲人出行时对出行目的地的位置进行设定；

超声波测距模块，所述超声波测距模块嵌设在所述防撞外壳上，分别与所述蓄电池模块及所述控制器模块连接，用于在盲人行走时检测盲人前方的障碍物；

人体红外感应模块，所述人体红外感应模块嵌设在所述防撞外壳上，分别与所述蓄电池模块及所述控制器模块连接，用于在盲人行走时检测盲人周围的行人；

开关，所述开关设置在所述防挤压内置壳和所述气垫之间的位置，用于控制所述超声波测距模块；在所述气垫受到足部挤压时，所述开关闭合，所述超声波测距模块开启；在所述气垫未受到足部挤压时，所述开关断开，所述超声波测距模块关闭；

光线感应模块，所述光线感应模块嵌设在所述防撞外壳上，分别与所述蓄电池模块及所述控制器模块连接，用于感应外界光线的强度的变化；

警示灯，所述警示灯嵌设在所述防撞外壳上，分别与所述蓄电池模块及所述控制器模块连接；在所述光线感应模块检测到外界光线的强度低于设定值时，并在所述人体红外感应模块检测到盲人周围的行人时，所述控制器模块控制所述警示灯点亮；

语音播报模块，所述语音播报模块设置在所述显示屏一侧，并固定在所述鞋面上，分别与所述蓄电池模块及所述控制器模块连接，用于语音播报针对盲人设定的语音信息；在所述GPS定位模块定位到盲人到达设置位置时，所述控制器模块控制所述语音播报模块语音提示盲人已到达设定位置；在所述超声波测距模块检测到盲人前方的障碍物时，所述控制器模块控制所述语音播报模块语音提示盲人前方有障碍物；在所述人体红外感应模块检测到盲人周围的行人时，所述控制器模块控制所述语音播报模块语音提示周围有行人。

优选的，所述显示屏为触摸式液晶显示屏。

优选的，所述警示灯为LED灯。

优选的，还包括电加热板和温度传感器模块；所述电加热板嵌设在所述鞋底内，分别与所述所述蓄电池模块及所述控制器模块连接；所述温度传感器模块设置在所述防挤压内置壳内，分别与所述所述蓄电池模块及所述控制器模块连接；

在所述温度传感器模块检测到外界温度低于设定值时，所述控制器模块控制所述电加热板对所述避障鞋本体加热。

优选的，所述控制器模块为单片机。

优选的，所述开关为按压开关。

本实用新型的有益效果是：通过设置的超声波测距模块取代盲杖，从而使盲人的出行更加方便；通过人体红外感应模块探测周围的行人，防止发生与行人的碰撞；通过GPS定位模块实现对盲人使用者的出行的精确定位；通过语音播报模块使盲人使用者与GPS定位模块、人体红外感应模块及超声波测距模块完成信息交互，确认自己所处的地理位置以及周围的行人及前方的障碍，大大方便了盲人的出行。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的盲人智能避障鞋的剖视图；

图2是本实用新型实施例提供的盲人智能避障鞋的防挤压内置壳的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的盲人智能避障鞋的俯视结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的盲人智能避障鞋的各模块间的连接结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1-4，图1是本实用新型实施例提供的盲人智能避障鞋的剖视图；图2是本实用新型实施例提供的盲人智能避障鞋的防挤压内置壳的结构示意图；图3是本实用新型实施例提供的盲人智能避障鞋的俯视结构示意图；图4 是本实用新型实施例提供的盲人智能避障鞋的各模块间的连接结构示意图。

本实用新型实施例提供了一种盲人智能避障鞋，该盲人智能避障鞋包括：

避障鞋本体，所述避障鞋本体包括鞋底1和鞋面2；其中，所述鞋底1内的根部设置有防挤压内置壳3和气垫4，所述气垫4位于所述防挤压内置壳3 上方；所述鞋面2的头部设置有防撞外壳11，所述鞋面2上设置有柔性的薄膜太阳能电池5；

蓄电池模块6，所述蓄电池模块6设置在所述防挤压内置壳3中，与所述薄膜太阳能电池5连接；

控制器模块7，所述控制器模块7设置在所述防挤压内置壳3中，与所述蓄电池模块5连接；

GPS定位模块8，所述GPS定位模块8设置在所述防挤压内置壳3中，分别与所述蓄电池模块6及所述控制器模块7连接，用于在盲人出行时对出行目的地的位置定位；

显示屏9，所述显示屏9设置在所述鞋面2上，分别与所述控制器模块7 及所述蓄电池模块6连接，用于在盲人出行时对出行目的地的位置进行设定；

超声波测距模块10，所述超声波测距模块10嵌设在所述防撞外壳11上，分别与所述蓄电池模块6及所述控制器模块7连接，用于在盲人行走时检测盲人前方的障碍物；

人体红外感应模块12，所述人体红外感应模块12嵌设在所述防撞外壳11上，分别与所述蓄电池模块6及所述控制器模块7连接，用于在盲人行走时检测盲人周围的行人；

开关13，所述开关13设置在所述防挤压内置壳3和所述气垫4之间的位置，用于控制所述超声波测距模块10；在所述气垫4受到足部挤压时，所述开关13闭合，所述超声波测距模块10开启；在所述气垫4未受到足部挤压时，所述开关13断开，所述超声波测距模块10关闭；

光线感应模块14，所述光线感应模块14嵌设在所述防撞外壳11上，分别与所述蓄电池模块6及所述控制器模块7连接，用于感应外界光线的强度的变化；

警示灯15，所述警示灯15嵌设在所述防撞外壳11上，分别与所述蓄电池模块6及所述控制器模块7连接；在所述光线感应模块14检测到外界光线的强度低于设定值时，并在所述人体红外感应模块12检测到盲人周围的行人时，所述控制器模块7控制所述警示灯15点亮；

语音播报模块16，所述语音播报模块16设置在所述显示屏9一侧，并固定在所述鞋面2上，分别与所述蓄电池模块6及所述控制器模块7连接，用于语音播报针对盲人设定的语音信息；在所述GPS定位模块8定位到盲人到达设置位置时，所述控制器模块7控制所述语音播报模块16语音提示盲人已到达设定位置；在所述超声波测距模块10检测到盲人前方的障碍物时，所述控制器模块7控制所述语音播报模块16语音提示盲人前方有障碍物；在所述人体红外感应模块12检测到盲人周围的行人时，所述控制器模块7控制所述语音播报模块12语音提示周围有行人。

在上述实施例中提出的盲人智能避障鞋，通过设置的超声波测距模块10 取代盲杖，从而使盲人的出行更加方便；通过人体红外感应模块12探测周围的行人，防止发生与行人的碰撞；通过GPS定位模块8实现对盲人使用者的出行的精确定位；通过语音播报模块16使盲人使用者与GPS定位模块8、人体红外感应模块12及超声波测距模块10完成信息交互，确认自己所处的地理位置以及周围的行人及前方的障碍，大大方便了盲人的出行。

为了方便理解本实用新型实施例提供的盲人智能避障鞋，下面结合具体的实施例对其进行详细的描述。

继续参考图1-3，本实用新型实施例提供了一种盲人智能避障鞋，该盲人智能避障鞋包括避障鞋本体，如图1所示，所述避障鞋本体包括鞋底1和鞋面2；其中，鞋底1内的根部设置有防挤压内置壳3和气垫4，气垫4位于防挤压内置壳3上方。如图3所示，在鞋面2的头部设置有防撞外壳11，鞋面 2上设置有柔性的薄膜太阳能电池5，盲人在穿戴本申请提出的盲人智能避障鞋在户外行走时，薄膜太阳能电池5可以为本盲人智能避障鞋供电，延长了在户外穿戴使用的时间。

如图4所示，本实用新型包括以下结构：

蓄电池模块6，与薄膜太阳能电池5连接。蓄电池模块6采用可充电电池。

控制器模块7，与蓄电池模块5连接。控制器模块7为单片机。

GPS定位模块8，分别与蓄电池模块6及控制器模块7连接，用于在盲人出行时对出行目的地的位置定位。GPS定位模块8具体采用UBLOX-6M定位模块。

显示屏9，显示屏9为触摸式液晶显示屏，并分别与控制器模块7及蓄电池模块6连接，用于在盲人出行时对出行目的地的位置进行设定。

超声波测距模块10，分别与蓄电池模块6及控制器模块7连接，用于在盲人行走时检测盲人前方的障碍物。超声波测距模块10采用HC-SR04超声波测距模块，可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm，并且该模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。超声波传感器在使用中不受光线、电磁波、粉尘等因素影响，加之信息处理简单、成本低、速度快。超声波是一种频率为20KHZ以上的声波，具有直线传播的能力，方便探测前方障碍物。通过超声波发射器向某一方向发射超声波，超声波在介质中传播，途中碰到被测物体后，反射波反射回来作用于超声波接收器上。这时发射点距被测物反射面之间的距离就可用时间差测距法求得:L＝CT/2其中：C为超声波在介质中的传播速度(m/s)；T为从发射超声波到接收到回波的时间差(s)；L为待测距离(m)。

人体红外感应模块12，分别与蓄电池模块6及控制器模块7连接，用于在盲人行走时检测盲人周围的行人；人体红外感应模块12采用德国原装进口 LHI778探头，设计灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备。盲人在行走过程中，前方不时会出现行人，由于行人移动速度较快，超声波测距模块10不能及时探测并反馈给使用者，此时人体红外感应模块12可以及时探测到前方足够大范围内的行人并及时反馈给盲人使用者。

开关13，开关13为按压开关，用于控制超声波测距模块10；在气垫4 受到足部挤压时，开关13闭合，超声波测距模块10开启；在气垫4未受到足部挤压时，开关13断开，超声波测距模块10关闭。由于盲人走路的过程中，脚并不是一直朝向正前方，也就是说鞋子最前面的超声波发射与接收过程并不是始终平行于地面，随着人脚步的移动，这就会造成误判。经过分析我们发现，系统只要在脚落地时进行判断即可，这样就避免了抬脚走路时超声波射到地面反射造成对距离得误测现象。因此，开关13具体串联在超声波测距模块10和蓄电池模块6之间，以实现超声波测距模块10的通断。

光线感应模块14，分别与蓄电池模块6及控制器模块7连接，用于感应外界光线的强度的变化。光线感应模块14为现有技术中具有光线传感器的感应模块。

警示灯15，分别与蓄电池模块6及控制器模块7连接；警示灯15为LED 灯。在光线感应模块14检测到外界光线的强度低于设定值时，并在人体红外感应模块12检测到盲人周围的行人时，控制器模块7控制警示灯15点亮，这样可以引起盲人周围的行人的注意，避免碰撞到盲人。

语音播报模块16，分别与蓄电池模块6及控制器模块7连接，用于语音播报针对盲人设定的语音信息。语音播报模块16采用WT588D语音模块。在GPS定位模块8定位到盲人到达设置位置时，控制器模块7控制语音播报模块16语音提示盲人已到达设定位置，例如可播放“您已到达目的地”；在超声波测距模块10检测到盲人前方的障碍物时，控制器模块7控制语音播报模块16语音提示盲人前方有障碍物，例如可播放“您前方有障碍物，请绕行”；在人体红外感应模块12检测到盲人周围的行人时，控制器模块7控制语音播报模块12语音提示周围有行人，例如可以播放“您周围有行人，请注意慢行”。

为了增加本申请提出的盲人智能避障鞋在冬季时穿戴的保暖性，还包括电加热板17和温度传感器模块18；电加热板17分别与蓄电池模块6及控制器模块7连接；温度传感器模块18分别与蓄电池模块6及控制器模块7连接；在温度传感器模18块检测到外界温度低于设定值时，控制器模块7控制电加热板17对避障鞋本体加热。温度传感器模块18采用DS18B20数字式温度传感器，与传统的热敏电阻有所不同的是，使用集成芯片，采用单总线技术，其能够有效的减小外界的干扰，提高测量的精度，同时，它可以直接将被测温度转化成串行数字信号供控制器模块7处理，接口简单，使数据传输和处理简单化。电加热板17为现有技术中的接电式加热板。

具体设置时，如图2所示，蓄电池模块6设置在防挤压内置壳3中，控制器模块7设置在防挤压内置壳3中，GPS定位模块8设置在防挤压内置壳3 中，温度传感器模块18设置在防挤压内置壳3中，具体的，防挤压内置壳3 内设置有分隔板，将上述四个模块分别隔开。如图1所示，电加热板17嵌设在鞋底1内，位于气垫4的上方。如图3所示，显示屏9设置在鞋面2上，具体固定在鞋面2靠近鞋口位置的顶部，这样在穿戴本盲人智能避障鞋后，裤脚可以将显示屏9遮住，避免外界粉尘或水污染显示屏9。语音播报模块 16设置在显示屏9一侧，并固定在鞋面2上。超声波测距模块10嵌设在防撞外壳11上，人体红外感应模块12嵌设在防撞外壳11上，光线感应模块14 嵌设在防撞外壳11上，警示灯15嵌设在防撞外壳11上，上述四个模块依次并排设置在防撞外壳11的前部。继续参考图1，开关13设置在防挤压内置壳 3和气垫4之间的位置，具体设置时，使按压开关的按钮与气垫4的底面接触，这样，在气垫4收到压力时，按压开关的按钮被按下，按压开关打开，超声波测距模块10开启；在气垫4恢复原状态时，按压开关的按钮弹起，按压开关断开，超声波测距模块10关闭。

在上述实施例中，通过设置的超声波测距模块10取代盲杖，从而使盲人的出行更加方便；通过人体红外感应模块12探测周围的行人，防止发生与行人的碰撞；通过GPS定位模块8实现对盲人使用者的出行的精确定位；通过语音播报模块16使盲人使用者与GPS定位模块8、人体红外感应模块12及超声波测距模块10完成信息交互，确认自己所处的地理位置以及周围的行人及前方的障碍，大大方便了盲人的出行。

此外，在本实施例基础上，还可以增加在遇到障碍时用来提示盲人使用者的振动提示模块，通过振动振动提示模块发出振动来提示，尤为适合听力不佳的使用者；在没有他人辅助情况下，还可以在本实施中的显示屏9上添加适合盲人使用者操作的操作按键，这样盲人使用者可以根据语音播报模块 16的语音提示，自行设定对出行目的地的设定。以上均为本申请的具体实施例改进，均落在本申请保护范围之内。

在此还需要特别说明的是，上述内容中所提到的，在GPS定位模块8定位到盲人到达设置位置时，控制器模块7控制语音播报模块16语音提示盲人已到达设定位置；在超声波测距模块10检测到盲人前方的障碍物时，控制器模块7控制语音播报模块16语音提示盲人前方有障碍物；在人体红外感应模块12检测到盲人周围的行人时，控制器模块7控制语音播报模块12语音提示周围有行人；在光线感应模块14检测到外界光线的强度低于设定值时，并在人体红外感应模块12检测到盲人周围的行人时，控制器模块7控制警示灯 15点亮；以及在温度传感器模18块检测到外界温度低于设定值时，控制器模块7控制电加热板17对避障鞋本体加热；均为现有技术中常用的技术手段，其具体连接结构及连接关系均为现有技术中已多次公开过的内容，故在此不再详细赘述。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。