专利名称：手持触觉导盲仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波测距，触觉传感，导盲仪器与设备。主要功能是为盲人提供按比例的线性化的便于 感知的周围环境的距离信息。
背景技术：
盲人在感知世界方面极其无助，仅靠用导盲仗敲打地面是不够的。随着人们对这一弱势群体日渐关注， 各种导盲设备被陆续设计出来。还有很多相关的研究正在进行。但是到目前为止还没有一个直观好用，对 盲人健康较友好，并且成本低廉的设备面世。
目前与此领域相关的他人的作品有当检测到设定的危险距离时发出警告的超声波导盲眼镜；改进的 通过声音频率的高低告知距离的远近的耳机；通过震动的强弱告知距离的远近的超声波导盲手套。首先， 这些装置将距离远近告知盲人的方式不直观。比如，声音本来就是盲人获取外界信息的一个重要途径，不 能用耳机堵住耳朵，并且发出频率变化的嘤嘤的声音，而且这样对盲人的听力和心情也有影响；再者一般 人也无法将声音的频率的高低线性化并在脑海中转变为对距离的远近的认识。通过震动的强弱的方式告知 距离的远近也不直观，盲人的手对震动的感知同样不直观。这些装置的使用，只能靠盲人长时间的训练、 感觉。
发明内容
本发明主要解决了将距离告知盲人的方式不直接，不直观的问题。结合盲人本身特点，通过触觉的方 式线性的告知盲人所感兴趣的地方到盲人的远近。
此发明的结构组成如附图l、 3、 4、 5所示由电池①，超声波测距传感器②，电路板③，舵机 ，滑 块 ，外壳 ，共6部分组成。
此发明的外形如附图l所示超声波测距传感器②安装在仪器前部，滑块⑤以可滑动的方式安装在外
壳⑥的尾端，并部分伸出，整个装置大小正好可握在手中。
如附图3、 4、 5所示整个仪器以外壳⑥为基体，超声测距波传感器②安装在仪器前部，电池①、电
路板③、舵机④安装在仪器内部，电池①，超声波测距传感器②，电路板③，和舵机④之间还通过相关电 路连接。
如附图3、 4、 5所示舵机④固定在外壳⑥上，舵机④和滑块⑤通过曲柄连杆机构相连，将舵机的旋
转运动转变为滑块的直线运动，
如附图l所示滑块 外表面上刻有刻度，可供盲人感知。此发明的电路部分如附图2所示。超声波测距技术已经较为成熟，组件能方便的在市场上买到，可以 采用任何一种，也可以自己设计制造。超声波测距的原理与电路此处不作介绍。此处所用超声波测距传感 器组件(型号为URM37 V3.2，由机器人梦工厂 生产)的工作原理是板载了单片机微控制器，提供了串 口，可以和外部电路进行通信。当其从串口接收到来自外部电路的命令时，既进行测距，并将结果返回给 外部电路。图2中的P1、 P2接口为电路板③同超声波测距传感器②通信的接口。单片机(此处采用的是 Atniega8)通过发出指令控制超声波测距传感器②进行测距。超声波测距传感器②作用后将得到此时的温 度与超声波发射到接收到回波的时间信息，然后通过P1、 P2口以串行通信的方式将上述信息告知单片机。 单片机里的程序能够通过计算得出此刻超声波测距传感器②所指向的位置的物体的外轮廓距离自己的远 近。然后单片机经过计算，通过向P4口输出脉冲控制舵机④按照距离的远近按比例进行动作。
舵机 的旋转动作由曲柄连杆传递至滑块 ，滑块⑤做直线运动，伸出与縮进，如附图3、 4、 5所示。 距离近则滑块⑤伸出的部分长，距离远则滑块⑤伸出的短。电路板③上单片机的程序设计能使滑块⑤伸出 的部分的长短同导盲仪所指向位置的物体轮廓到导盲仪的远近成线性关系。盲人用手感知滑块⑤伸出部 分，就能按照比例直观的知道此刻他的导盲仪所指向的位置有无物体，距离他的远近等。当盲人手持此设 备对其周ffl环境像雷达一样进行扫描时，滑块⑤不停地随着导盲仪所指向方向物体到导盲仪的远近进行伸 出与縮进的动作，盲人就会得出周围空间的大致轮廓。
此外，当盲人用手感知滑块⑤上刻的刻度时，就能按比例准确的算出此刻他的导盲仪所指向的位置的 物体和他之间的距离。因为滑块⑤的运动是与距离远近成线性关系的。
典型的应用情况包括盲人在一个房间里，要找窗户或者门。他就可以用本导盲仪扫描一下，当手掌 感觉到滑块突然縮进去，然后又恢复到原来的位置，那这就可能是个门。而当他身边站了人，他也可以用 同样的方法数清有几个人，并且从他们之间的间隙穿过他们。他甚至可以用此导盲仪数清面前有多少节台 阶，只要注意手掌中的滑块的运动就可以了。走在路上，如果手持导盲仪对着路面前后扫描，感觉滑块移 动非常平滑的话，那可以大胆向前走，但若某个地方滑块突然縮了进去，就有可能是个沟，而且根据滑块 縮进了多少，可以判断这个沟的深浅。
釆用如上设计的手持触觉导盲仪，完全不占用盲人宝贵的耳朵。同时其友好的告知方式更容易让盲人 接受，更直接。由于引入了嵌入式系统，使得滑块的移动同距离远近呈线性关系，更直观，更容易感知。 并且这种方式带给盲人的信息量也非常大。此导盲仪可以做的很小，方便手持与携带。并且成本低，是盲 人可以承受的起的。
图l此发明的整体外观图 图2此发明的主要电路3将外壳⑥与滑块⑤透明化后的内部结构图等轴测视图 图4将外壳⑥与滑块⑤透明化后的内部结构图顶视图
图5将外壳⑥与滑块⑤透明化后的内部结构图侧视图在此图中能明显的看到舵机④摇臂与滑块⑤ 之间的曲柄摇杆机构
具体实施例方式
外壳(D与滑块⑤采用塑料制造，两者的连接处通过滑轨进行连接，以实现滑动，伸出与縮进。超声波
测距传感器②可以购买，如型号URM37 V3.2，SRF05,SRP08,SRF02，也可以自己制造。电路板③采用批 量印制电路板，其上的主控芯片采用ATMEW公司的Atoega8，相关电路如附图2所示。舵机 ,此处 使用了ESKY②公司的9g (克)的舵机。事实上还可以做的更小，这样整体体积也可以更小。 电池①用2节7号电池即可。使用时手握此导盲仪，超声波测距传感器②的部分向前，掌心 靠着滑块⑤。当手指向某位置，滑块⑤即动作。
权利要求
1.一种供盲人使用的利用滑块伸出与盲人交流的手持触觉导盲仪，其特征是该仪器包括电池①，超声波测距传感器②，电路板③，舵机④，滑块⑤，外壳⑥。
2. 根据权利要求1所述的手持触觉导盲仪，其特征是整个仪器以外壳⑥为基体，超声波测距传感器②安 装在前段，电池①、电路板③、舵机④安装在内部，滑块⑤以可线性移动的方式安装在尾端，并部分伸出， 电池①，超声波测距传感器②，电路板③，舵机④还通过相关电路连接。
3. 根据权利要求1所述的手持触觉导盲仪，其特征是舵机④和滑块⑤通过曲柄连杆机构相连，将舵机的 旋转运动转变为直线运动，滑块⑤外表面上刻有刻度，可^共准确测量距离时使用。
4. 根据权利要求1所述的手持触觉导盲仪，其特征是超声波测距传感器②将所测得的距离信号送往用电 路板③，由电路板③控制舵机④转动，经过曲柄连杆机构转变为滑块⑤的直线运动，伸出与縮进，告知盲 人此刻他所指向方向的距离信息。
5. 根据权利要求1所述的手持触觉导盲仪，其特征是通过对电路板③上的单片机进行程序设计，使由它 计算然后控制的舵机④所带动的滑块⑤露出仪器外的部分的长短与超声波传感器所测量的距离的远近成 正比例关系，方便盲人在脑海中将其线性化对应到实际的距离。
6. 根据权利要求1所述的手持触觉导盲仪，其特征是利用盲人的手感知形状较敏感的特点，在滑块⑤表 面上刻有刻度，盲人通过感知这些刻度，由线性化的关系可以准确知道物体到他的距离。
全文摘要
手持触觉导盲仪。它是利用超声波测距技术与嵌入式系统技术，通过滑块运动的触觉感知的方式告知盲人所感兴趣的方向有无物体，距离远近的一项发明。它通过单片机控制超声波测距传感器，测得此刻传感器所指方向物体的距离信息，经过计算，然后控制舵机运动，带动滑块按比例伸缩，压迫盲人手掌，通过伸出的部分的距离告知盲人此刻所指向物体离自己的远近。盲人通过使用此设备可以线性化地知道周围物体的分布情况，可以获得一个周围环境的大概的距离远近的轮廓图，可以通过计算得到某个方向的物体距离自己的确切距离。
文档编号A61H3/06GK101623230SQ20091002775
公开日2010年1月13日 申请日期2009年5月20日 优先权日2009年5月20日
发明者赵山山 申请人:赵山山