专利名称：一种导盲杖装置及其导盲实现方法
技术领域：
本发明涉及一种盲人专用导盲装置及其软件实现方法，尤其涉及的是一种GPS导盲杖及其导盲导航实现方法。
背景技术：
随着人类技术的发展，对少数人群的关注度越来越高，发达国家或城市都在城市建设中建立了专为残疾人设置的无障碍通道和标准。全世界的盲人有3000万人左右，其中中国有500万盲人，世界上18%的盲人在中国。据心理学家的研究表明，以及发明人在心智训练中“当盲人”的感受得出由于盲人缺乏安全感，盲人一般希望有人牵着他到达目的地； 而且十分希望有人向他描述身处何地及眼前的景象。目前常见的导盲手段主要是导盲犬，导盲犬的培训过程长达18个月，综合费用每只高达2. 5 3万美元，如此昂贵的价格不是普通人能承担的。而随着目前电子和软件技术的发展，采用电子技术为盲人导航已经成为可能，例如目前常见的开源代码中已经有专为盲人设计的FPGA技术。但目前导盲手段一直处于原始的导盲犬阶段，无法向更多的盲人提供有益的帮助，因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导盲杖装置及其导盲实现方法，利用电子技术实现替代导盲犬，以牵引盲人到达预定的目的地。本发明的技术方案如下—种导盲杖装置，其包括一便于盲人握持的杖杆，其中，在所述杖杆的下端至少装配有一组转向轮和一组辅助轮；该转向轮通过一转向机构与杖杆连接；所述转向机构由一 GPS控制处理单元依预先规划路线发出的转向信号控制转向角度及时间；所述GPS控制处理单元设置包括接受GPS定位信号的天线、存储地图数据的地图模块、GPS微处理器以及一转向信号处理模块，所述GPS微处理器通讯连接所述天线、地图模块以及转向信号处理模块，通过该转向信号处理模块控制所述转向机构；所述转向轮或所述辅助轮通过一驱动马达驱动；所述驱动马达与所述GPS控制处理单元都由一电池模块驱动。所述的导盲杖装置，其中，在所述杖杆的下端设置有一壳体结构，在所述壳体内设置所述转向机构及所述GPS控制处理单元，并设置一底盘用来承载所述转向轮、所述辅助轮、所述转向机构及所述GPS控制处理单元。所述的导盲杖装置，其中，所述GPS控制处理单元还通过一无线发射单元，用于将语音提示信息发送给一无线耳机。
所述的导盲杖装置，其中，所述杖杆的顶端设置有与杖杆杆体略呈弯折状的把手部。所述的导盲杖装置，其中，所述把手部上设置有调整按钮，并且所述按钮的顶面设置有盲文凸点。所述的导盲杖装置，其中，所述GPS定位信号包括GPS卫星信号或在盲道上预设的 GPS定位信号。所述的导盲杖装置，其中，在所述杖杆上设置有用于提醒他人的发光装置，所述发光装置电连接所述电池模块。所述的导盲杖装置，其中，所述GPS控制处理单元中还预设有环境描述信息，由所述GPS控制处理单元处理成为语音提示信息。一种所述导盲杖装置的导盲实现方法，其包括以下步骤A、由天线接收GPS定位信号，并发送给GPS微处理器；B、所述GPS微处理器对照其所存储的地图数据，与预先规划路线的位置数据进行比对，决定转向信号，所述转向信号中包括转向的角度及时间；C、所述GPS微处理器将所述转向信号发送给转向机构及驱动马达，控制所述杖杆牵引导向预先规划路线的目的地。所述的导盲实现方法，其中，所述步骤B还包括在天线收到的GPS定位信号偏离预先规划路线达到预定距离后，重新规划路线。本发明所提供的一种导盲杖装置及其导盲实现方法，由于采用了 GPS控制处理单元以及转向机构和驱动马达，可以引导盲人到达预定目的地，且其成本低廉，方便实现。
图la、图Ib和图Ic为本发明导盲杖装置的示意图；图2为本发明的导盲杖电路功能示意图；图3为本发明导盲实现方法的步骤流程示意图。
具体实施例方式以下对本发明的较佳实施例加以详细说明。本发明提供了一种盲人专用的导盲杖装置，结合采用了目前的GPS技术，其包括一便于盲人握持的杖杆110，如图Ia和图Ib所示，该杖杆110可以采用金属或塑胶材质，可以采用空心管或实心杆，方便盲人使用者掌握驱动牵引力的方向。为方便使用者握持，在所述杖杆110的顶端设置有一与杖杆杆体略呈弯折状的把手部111，所述把手部111上还可以设置与方便握持的凹部101。在所述杖杆110的下端至少装配有一组转向轮121和一组辅助轮122，如图Ic所示，须注意的是，所述转向轮121和所述辅助轮122的设置可以互换，例如可以设置前轮为转向轮121，或，同时也是驱动轮，前轮可以为一个、两个或两个以上，此时后轮为辅助轮 122;也可以设置后轮为转向轮，或，同时为驱动轮，此时前轮为辅助轮；辅助轮应设置与转向轮至少各一个，以便形成转向的牵引力。为适应目前的盲道特点，所述转向轮和辅助轮的尺寸和轮胎宽度可以正好吻合盲道的凸棱特点，以方便盲人在盲道上的正常使用。
本发明所述转向轮121通过一转向机构123与杖杆110连接，如图Ic所示，所述转向机构123可以采用目前常见的车辆系统的前轮驱动转向结构。本发明所述转向机构由一 GPS控制处理单元140依预先规划路线发出的转向信号控制转向角度及时间，如图2和图3 所示，本发明所述GPS控制处理单元140设置包括接受GPS定位信号的天线141、存储地图数据的地图模块142、GPS微处理器143以及一转向信号处理模块144，所述GPS微处理器 143通讯连接所述天线、地图模块以及转向信号处理模块，通过该转向信号处理模块控制所述转向机构。所述天线141、地图模块142以及GPS微处理器143为现有技术的GPS系统所常见，因此不再赘述。为实现本发明所述导盲杖装置的导盲前进，所述转向轮121或所述辅助轮122通过一驱动马达150驱动，如图2所示，实现依照预定规划路线导盲牵引。本发明所述GPS系统目前常见是采用GPS卫星信号，但显然，随着电子技术的发展，在盲道或城市建设的过程中，完全可以采用城市的局部GPS系统建设，通过无线技术实现进行位置定位。为实现所述转向机构123的自动转动，需要设置其他的转向机构马达实现自动转向，此种方式的实现可以参照现有技术中遥控玩具车的转向机构实现。在本发明导盲杖装置的较佳实施例中，在所述杖杆110的下端设置有一壳体结构 130，该壳体可以采用流线体设置，如图Ia所示；在所述壳体内纳置设置有所述转向机构 123及所述GPS控制处理单元140，如图2所示，并可设置一底盘用来承载所述转向轮、所述辅助轮、所述转向机构及所述GPS控制处理单元。为方便整个导盲杖装置的使用，所述壳体结构130与所述杖杆杆体之间也可以设置成为可转动或可受控制转动，以提高使用的舒适感受。在本发明导盲杖装置中，所述驱动马达与所述GPS控制处理单元以及各电路部件都由一电池模块160驱动，如图2所示，其可以采用可充电电池或电池组；该电池模块160 的设置位置可以有更多选择，例如可以设置空心的杆体中。在所述把手部111上还可以设置控制和调节所述GPS控制处理单元的按钮102，如图Ia所示，并为适应盲人的使用要求， 在所述按钮的顶面上设置有盲文的凸点。本发明导盲杖装置中，如图2所示的电路单元中，所述GPS控制处理单元还设置有一无线发射单元171，可以无线通讯连接一无线耳机172，将语音提示信息发送给该无线耳机进行播放给使用者听。为方便盲人使用，在所述杖杆110上还可以设置一发光装置112， 如LED，可以发出提示或警示灯光，提示其他人注意到使用者。本发明导盲杖装置可以扩展其他功能，例如扩展所述地图模块中存储导游信息和环境描述信息，由所述GPS微处理器根据GPS定位的位置信息进行识别并读取相应的信息数据，形成语音提示信息予以播放；为不影响其他使用者，这些语音提示信息都可以通过无线耳机进行播放。本发明同时提供了一种导盲实现方法，如图3所示，其包括以下步骤步骤11 由天线接收GPS定位信号，可以是GPS卫星信号或其他地面定位信号，并发送给GPS微处理器；步骤12 所述GPS微处理器按照预先规划路线以及存储在地图模块中所存储的地图数据，与预先规划路线的位置数据进行比对，从而决定转向信号，所述转向信号中包括转向的角度及时间；例如根据目前的定位信息与下一步要去的方向，可以形成前进、后退、向左转或向右转的转向信号，并根据步速和距离可以设定保持转向信号的时间；还可以根据即时的天线接收到的位置信号进行及时更新。所述GPS微处理器在判断天线收到的GPS定位信号偏离预先规划路线达到预定距离后，例如超过100米，即开始计算到达目的地的其他路线可能，如果判断距离更短则重新规划路线，形成新的预先规划路线。步骤13 所述GPS微处理器将所述转向信号发送给转向机构的驱动部分及驱动马达，从而驱动本发明导盲杖装置依预定规划路线，控制所述杖杆牵引使用者导向预先规划路线的目的地。本发明导盲杖装置因为装有GPS系统，可以驱动自己沿预先规划路线移动，较好的是可以沿盲道行进，可以替代导盲犬给盲人一个牵引力和导引，既可以给他们安全感，又可以通过GPS的语音提示，用比较人性化的方式向盲人说明周边环境及马上将要经过的一切，让他们也有机会感受到这个多彩的世界。相对导盲犬的使用简单成本低，相对GPS系统实现了一种全新的应用，并可以将现有的驱动结构应用到导盲装置中，实现智能寻址和导航。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种导盲杖装置，其包括一便于盲人握持的杖杆，其特征在于，在所述杖杆的下端至少装配有一组转向轮和一组辅助轮；该转向轮通过一转向机构与杖杆连接；所述转向机构由一 GPS控制处理单元依预先规划路线发出的转向信号控制转向角度及时间；所述GPS控制处理单元设置包括接受GPS定位信号的天线、存储地图数据的地图模块、 GPS微处理器以及一转向信号处理模块，所述GPS微处理器通讯连接所述天线、地图模块以及转向信号处理模块，通过该转向信号处理模块控制所述转向机构；所述转向轮或所述辅助轮通过一驱动马达驱动；所述驱动马达与所述GPS控制处理单元都由一电池模块驱动。
2.根据权利要求1所述的导盲杖装置，其特征在于，在所述杖杆的下端设置有一壳体结构，在所述壳体内设置所述转向机构及所述GPS控制处理单元，并设置一底盘用来承载所述转向轮、所述辅助轮、所述转向机构及所述GPS控制处理单元。
3.根据权利要求1所述的导盲杖装置，其特征在于，所述GPS控制处理单元还通过一无线发射单元，用于将语音提示信息发送给一无线耳机。
4.根据权利要求1所述的导盲杖装置，其特征在于，所述杖杆的顶端设置有与杖杆杆体略呈弯折状的把手部。
5.根据权利要求4所述的导盲杖装置，其特征在于，所述把手部上设置有调整按钮，并且所述按钮的顶面设置有盲文凸点。
6.根据权利要求1所述的导盲杖装置，其特征在于，所述GPS定位信号包括GPS卫星信号或在盲道上预设的GPS定位信号。
7.根据权利要求1所述的导盲杖装置，其特征在于，在所述杖杆上设置有用于提醒他人的发光装置，所述发光装置电连接所述电池模块。
8.根据权利要求1所述的导盲杖装置，其特征在于，所述GPS控制处理单元中还预设有环境描述信息，由所述GPS控制处理单元处理成为语音提示信息。
9.一种如权利要求1所述导盲杖装置的导盲实现方法，其包括以下步骤A、由天线接收GPS定位信号，并发送给GPS微处理器；B、所述GPS微处理器对照其所存储的地图数据，与预先规划路线的位置数据进行比对，决定转向信号，所述转向信号中包括转向的角度及时间；C、所述GPS微处理器将所述转向信号发送给转向机构及驱动马达，控制所述杖杆牵引导向预先规划路线的目的地。
10.根据权利要求9所述的导盲实现方法，其特征在于，所述步骤B还包括在天线收到的GPS定位信号偏离预先规划路线达到预定距离后，重新规划路线。
全文摘要
本发明公开了一种导盲杖装置及其导盲实现方法，其装置包括一便于盲人握持的杖杆，在所述杖杆的下端至少装配有一组转向轮和一组辅助轮；该转向轮通过一转向机构与杖杆连接；所述转向机构由一GPS控制处理单元依预先规划路线发出的转向信号控制转向角度及时间；所述GPS控制处理单元设置包括接受GPS定位信号的天线、存储地图数据的地图模块、GPS微处理器以及一转向信号处理模块，所述GPS微处理器通讯连接所述天线、地图模块以及转向信号处理模块，通过该转向信号处理模块控制所述转向机构；所述转向轮或所述辅助轮通过一驱动马达驱动。本发明导盲杖装置及其导盲实现方法可以引导盲人到达预定目的地，且其成本低廉，方便实现。
文档编号A61H3/06GK102240244SQ201110117769
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者郑一溥 申请人:郑一溥