专利名称：一种智能导盲系统以及一种智能导盲手杖的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能导盲系统以及一种智能导盲手杖。
背景技术：
我国是世界上盲人最多的国家，盲人作为社会的弱势群体，需要社会给予更多的 关爱和帮助。盲人安全出行一直是社会关心的重要问题，在一个现代化的城市中，导盲系统 是一个城市保障体系的重要组成部分。目前大多数盲人出行还是主要依靠简单的手杖，手 杖导盲简单、方便、成本低，但可靠性不高，容易忽略一些障碍物。如何使盲人在无需专人陪 伴的情况下，可以更加安全地独立外出行走，是未来导盲系统的发展方向。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种智能导盲系统以及一种智能导盲手杖，方面盲人安 全出行。一种智能导盲系统，其中包括主控制器、用于测量障碍物的无线测距单元、操控 单元、提示单元，其中，无线测距单元的信号输出端连接主控制器的测距信号输入端，操控 单元的信号输出端连接主控制器的操控信号输入端，主控制器的信号输出端连接提示单元 的信号输入端。所述的智能导盲系统，其中所述的智能导盲系统还包括电子罗盘，电子罗盘的信 号输出端连接主控制器的方位信息输入端。所述的智能导盲系统，其中所述的无线测距单元包括超声波测距单元。所述的智能导盲系统，其中所述的无线测距单元包括用于检测正前方障碍物的 第一超声波测距模块，第一超声波测距模块的超声波发射头朝向前方，超声波发射头发射 的超声波范围为沿其安装位置水平面上30度、下30度范围内。所述的智能导盲系统，其中所述的无线测距单元还包括用于检测前侧空中障碍 物的第二超声波测距模块，第二超声波测距模块的超声波发射头朝向前上方，安装角度为 与水平面夹角30度，超声波发射头发射的超声波范围为沿其安装位置水平面之上60度范 围内。所述的智能导盲系统，其中所述的无线测距单元还包括红外测距单元，红外测距 单元装设于距地面垂直距离2 30厘米处，红外发射头朝向前方。所述的智能导盲系统，其中所述的提示单元包括语音提示单元。所述的智能导盲系统，其中所述的提示单元还包括震动提示单元。一种智能导盲手杖，其中该智能导盲手杖上设置有智能导盲系统，所述智能导盲 系统包括主控制器、电子罗盘、第一超声波测距模块、第二超声波测距模块、红外测距模块、 操控单元、提示单元，其中，电子罗盘、第一超声波测距模块、第二超声波测距模块、红外测 距模块、操控单元的信号输出端分别连接主控制器的方位信号输入端、第一超声波测距信 号输入端、第二超声波测距信号输入端、红外测距信号输入端、操控信号输入端，主控制器的提示信号输出端连接提示单元的信号输入端；操控单元设置于手杖上便于手握的位置； 第一超声波测距模块设置于手杖上，第一超声波测距模块的超声波发射头朝向前方，第一 超声波测距模块的超声波发射头发射的超声波范围为沿其安装位置水平面上30度、下30 度范围内；第二超声波测距模块设置于手杖上，第二超声波测距模块的超声波发射头朝向 前上方，安装角度为与水平面夹角30度，第二超声波测距模块的超声波发射头发射的超声 波范围为沿其安装位置水平面之上60度范围内；红外测距单元设置于手杖下部距地面垂 直距离2 30厘米处，红外发射头朝向前方。所述的智能导盲手杖，其中该智能导盲手杖接触地面的下端设置有行进轮；所 述的操控单元 为按键式操控面板；所述的提示单元包括语音提示单元和震动提示单元。本实用新型采用上述技术方案将达到如下的技术效果本实用新型的智能导盲系统，通过无线测距单元测量盲人行进方向是否有障碍 物，并通过提示单元提醒盲人，从而达到帮助盲人安全出行的目的；电子罗盘可帮助盲人确 定目前方位；此外，第一超声波测距单元、第二超声波测距单元分别检测正前方、前上方空 中是否有障碍物，红外测距单元用于检测前方路面是否有低矮障碍物，有效辅助盲人安全 出行。本实用新型还提供了一种智能导盲手杖，通过第一超声波测距单元、第二超声波测距 单元分别检测正前方、前上方空中是否有障碍物，红外测距单元用于检测前方路面是否有 低矮障碍物，电子罗盘检测目前方位，再由提示单元提醒盲人行进方向有哪些类型的障碍 物以及提示目前方位。如上可见，本实用新型的智能导盲系统和智能导盲手杖可帮助盲人 更加安全地出行。
图1为本实用新型智能导盲系统的结构原理框图；图2为图1所示智能导盲系统的第一超声波测距单元中超声波发射电路的电路原 理图；图3为图1所示智能导盲系统的第一超声波测距单元中超声波接收电路的电路原 理图；图4为本实用新型智能导盲手杖的示意图。
具体实施方式
一种智能导盲系统，如图1所示，其包括主控制器、用于检测正前方障碍物的第一 超声波测距模块、用于检测前侧空中障碍物的第二超声波测距模块、用于测量路面低矮障 碍物的红外测距单元、电子罗盘、操控单元、语音提示单元、震动提示单元，其中，第一超声 波测距模块的超声波发射头发射的超声波范围为沿其安装位置水平面上30度、下30度范 围内，测距范围为距探头位置5米以内；第二超声波测距模块的超声波发射头朝向前上方， 安装角度为与水平面夹角30度，第二超声波测距模块的超声波发射头发射的超声波范围 为沿其安装位置水平面之上60度范围内，测距范围为距探头位置5米以内；所述红外测距 单元用于装设于距地面垂直距离2 30厘米处，红外发射头朝向前方测距范围为距探头位 置1. 5米以内；电子罗盘、第一超声波测距模块、第二超声波测距模块、红外测距模块、操控 单元的信号输出端分别连接主控制器的方位信号输入端、第一超声波测距信号输入端、第二超声波测距信号输入端、红外测距信号输入端、操控信号输入端，主控制器的语音提示信 号输出端、震动提示信号输出端分别连接语音提示单元、震动提示单元的信号输入端。本实施例中，主控制器采用单片机Atmega64。图2为图1所示智能导盲系统的第一超声波测距单元中超声波发射电路的电路原 理图，超声波发射电路包括第一、第二两输入与非门Ul、U2、超声波发生器LST，第一与非门 Ul的两输入端同时连接主控制器(Atmega64)的PB5脚，第一与非门Ul的输出端连接于超 声波发生器LST的第一输入端，第一与非门Ul的输出端还同时连接第二与非门U2的两输 入端，第二与非门U2的输出端连接超声波发生器LST的第二输入端，超声波发生器LST的 第一、第二输入端分别通过分压电阻R1、R2连接+5V直流电源。主控制器(Atmega64)的 PB5脚输出40KHz的振荡信号，经过两与非门Ul、U2的处理驱动超声波发生器LST发出超 声波。图3为图1所示智能导盲系统的第一超声波测距单元中超声波接收电路的电路原 理图，其包括超声波接收器LSR以及采用红外线检波接收的芯片U3(采用CX20106A)，超声 波接收器LSR输出端连接芯片U3的信号输入端1脚，芯片U3的信号输出端用于连接主控 制器的第一超声波测距信号输入端。超声波接收器LSR接收到超声波后，送入芯片U3进行 检波处理，之后芯片U3再将处理输出的信号送入主控制器的第一超声波测距信号输入端， 由主控制器来对该信号进行后续处理。第二超声波测距单元的超声波发射电路、超声波接收电路也可采用图2、图3所示 的电路。红外测距模块中可采用带有红外线发射和接收功能的红外传感器(如 GP2Y0A02YK)。本实用新型还提供了一种智能导盲手杖，如图4所示，该手杖接触地面的下端设 置有行进轮7，使用手杖时，用行进轮7推着走比用手拿着走更轻便；该智能导盲手杖包括 智能导盲系统，所述智能导盲系统包括主控制器、电子罗盘、第一超声波测距模块5、第二超 声波测距模块6、红外测距模块4、操控单元、语音提示单元、震动提示单元，其中，手杖1上 部用于手握的位置设置有控制箱2，主控制器、电子罗盘、语音提示单元、震动提示单元设置 于控制箱2内，第一超声波测距模块5、第二超声波测距模块6设置于控制箱2的前部，操控 单元包括按键盘3，按键盘3设置于控制箱2上的方便操作的位置；第一超声波测距模块5 的超声波发射头朝向前方，第一超声波测距模块5的超声波发射头发射的超声波范围较佳 为沿其安装位置水平面上30度、下30度范围内，测距范围为距探头位置5米以内，用于检 测行进的前方是否有障碍物；第二超声波测距模块6的超声波发射头朝向前上方，安装角 度为与水平面夹角30度，第二超声波测距模块6的超声波发射头发射的超声波范围较佳为 沿其安装位置水平面之上60度范围内，测距范围为距探头位置5米以内，用于检测行进方 向的前上方空中是否有障碍物；红外测距单元4较佳是设置于手杖1下部距地面垂直距离 2 30厘米处，红外发射头朝向前方，测距范围为距探头位置1. 5米以内，用于检测行进方 向的路面是否有低矮的障碍物。电子罗盘、第一超声波测距模块5、第二超声波测距模块6、 红外测距模块4、操控单元的信号输出端分别连接主控制器的方位信号输入端、第一超声波 测距信号输入端、第二超声波测距信号输入端、红外测距信号输入端、操控信号输入端，主 控制器的提示信号输出端连接提示单元的信号输入端。[0027] 按键盘3上设置有开关键、方位提示键；本实施例中，按下开关键后，行进中遇到障碍物时，通过主控制器分辨第一超声波测距模块5、第二超声波测距模块6、红外测距模 块4传送来的信号，由语音提示单元提示“正前方多少距离处有障碍物”、“前方多少距离处 有空中障碍物” “脚下多远距离处有障碍物”等语音信息，以及由震动提示单元通过不同振 动频率的震动信息，来提醒使用手杖的盲人注意是正前方、前上方或路面是否有障碍物，以 及根据震动的频率表达障碍物距离的远近。需要确定方位时，按下方位提示键，操控单元将 该按键信号传送到主控制器，主控制器接收到该信号后，读取电子罗盘上的方位信息并处 理后，输出至语音提示模块。
权利要求一种智能导盲系统，其特征在于包括主控制器、用于测量障碍物的无线测距单元、操控单元、提示单元，其中，无线测距单元的信号输出端连接主控制器的测距信号输入端，操控单元的信号输出端连接主控制器的操控信号输入端，主控制器的信号输出端连接提示单元的信号输入端。
2.如权利要求1所述的智能导盲系统，其特征在于所述的智能导盲系统还包括电子 罗盘，电子罗盘的信号输出端连接主控制器的方位信息输入端。
3.如权利要求1或2所述的智能导盲系统，其特征在于所述的无线测距单元包括超 声波测距单元。
4.如权利要求3所述的智能导盲系统，其特征在于所述的无线测距单元包括用于检 测正前方障碍物的第一超声波测距模块，第一超声波测距模块的超声波发射头朝向前方， 超声波发射头发射的超声波范围为沿其安装位置水平面上30度、下3 0度范围内。
5.如权利要求4所述的智能导盲系统，其特征在于所述的无线测距单元还包括用于 检测前侧空中障碍物的第二超声波测距模块，第二超声波测距模块的超声波发射头朝向前 上方，安装角度为与水平面夹角30度，超声波发射头发射的超声波范围为沿其安装位置水 平面之上60度范围内。
6.如权利要求1或2所述的智能导盲系统，其特征在于所述的无线测距单元还包括 红外测距单元，红外测距单元装设于距地面垂直距离2 30厘米处，红外发射头朝向前方。
7.如权利要求1或2所述的智能导盲系统，其特征在于所述的提示单元包括语音提 示单元。
8.如权利要求7所述的智能导盲系统，其特征在于所述的提示单元还包括震动提示单元。
9.一种智能导盲手杖，其特征在于该智能导盲手杖上设置有智能导盲系统，所述智 能导盲系统包括主控制器、电子罗盘、第一超声波测距模块、第二超声波测距模块、红外测 距模块、操控单元、提示单元，其中，电子罗盘、第一超声波测距模块、第二超声波测距模块、 红外测距模块、操控单元的信号输出端分别连接主控制器的方位信号输入端、第一超声波 测距信号输入端、第二超声波测距信号输入端、红外测距信号输入端、操控信号输入端，主 控制器的提示信号输出端连接提示单元的信号输入端；操控单元设置于手杖上便于手握的 位置；第一超声波测距模块设置于手杖上，第一超声波测距模块的超声波发射头朝向前方， 第一超声波测距模块的超声波发射头发射的超声波范围为沿其安装位置水平面上30度、 下30度范围内；第二超声波测距模块设置于手杖上，第二超声波测距模块的超声波发射头 朝向前上方，安装角度为与水平面夹角30度，第二超声波测距模块的超声波发射头发射的 超声波范围为沿其安装位置水平面之上60度范围内；红外测距单元设置于手杖下部距地 面垂直距离2 30厘米处，红外发射头朝向前方。
10.如权利要求9所述的智能导盲手杖，其特征在于该智能导盲手杖接触地面的下端 设置有行进轮；所述的操控单元为按键式操控面板；所述的提示单元包括语音提示单元和 震动提示单元。
专利摘要本实用新型提供了一种智能导盲系统，其中包括主控制器、用于测量障碍物的无线测距单元、操控单元、提示单元，其中，无线测距单元的信号输出端连接主控制器的测距信号输入端，操控单元的信号输出端连接主控制器的操控信号输入端，主控制器的信号输出端连接提示单元的信号输入端。本实用新型还提供了一种智能导盲手杖，第一超声波测距模块设置于手杖中部，第一超声波测距模块的超声波发射头朝向前方，用于检测前方障碍物；第二超声波测距模块设置于手杖上部，第二超声波测距模块的超声波发射头朝向前上方，用于检测前上方空中的障碍物；红外测距单元设置于手杖下部距地面垂直距离2～30厘米处，红外发射头朝向前方，用于检测路面低矮的障碍物。
文档编号A61H3/06GK201591719SQ20102004119
公开日2010年9月29日 申请日期2010年1月14日 优先权日2010年1月14日
发明者任天平, 刘一飞, 李保强, 顾建祥 申请人:郑州大学