一种基于智能语音的人机交互导盲杖装置

本实用新型涉及智能语音交互技术领域，具体为一种基于智能语音的人机交互导盲杖装置。

背景技术：

人机交互技术是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。目前，人机交互技术已经在社会生产生活中得到了很广泛地应用，各种各样的人机交互装置，人机交互界面不断被研制出来并应用到人们日常生活当中。随着智能语音的发展，智能语音交互打破了传统的繁琐输入和输出，极大的简化了交互方式，在各个领域得到了广泛的应用。

现阶段的智能盲杖由于操作按键过于繁琐、功能单一等因素影响着用户体验感，在使用的过程中安全性与舒适性不够，不利于用户体验。

技术实现要素：

针对以上所述，本实用新型提供了一种基于智能语音的人机交互导盲杖装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：提供了一种基于智能语音的人机交互导盲杖装置，包括导盲杖主体、可实现智能语音交互功能的智能调控装置、可根据不同路面环境选择触地端头的触地支撑装置，所述导盲杖主体包括杆身、可拆卸在杆身下端的杆底、可拆卸在杆身上端的把手，所述杆身内部设有空腔，杆身上、下端内侧设有内螺纹，杆身下端外表面设有环形的移动滑道；所述智能调控装置设置在杆身内，包括负责接收传感器信息加以处理的微控器、可处理用户当前位置信息及目的地导航路线的gps传感器、可将信息通过语音提示反馈用户的语音交互装置、探测用户前方障碍物并进行反馈距离的超声波传感器，所述超声波传感器嵌入在空腔内，超声波传感器的超声波探头呈一定角度安装在杆身下端两侧，探测周围地面二维环境，所述gps传感器、微控器与语音交互装置设置在空腔内，超声波传感器、gps传感器分别电性连接微控器的输入端，微控器的输出端与语音交互装置电性连接；所述触地支撑装置包括用于支撑在地面上的支撑脚、滑动轴承、用于带动滑动轴承上下滑动的直线电机、继电器，所述直线电机设置在移动滑道上，滑动轴承设置在直线电机上，且滑动轴承与移动滑道活动套合，所述支撑脚设置在滑动轴承上，继电器设置在空腔内，直线电机与微控器、继电器的输出端电性连接；工作时，超声波传感器探测道路上障碍物与地面环境的情况，实现语音提示及触地支撑脚的选择。

进一步，所述支撑脚分为多个，呈相同角度设置在滑动轴承上，支撑脚的底部均设有撑地吸盘。

进一步，所述支撑脚为电动伸缩杆机构，支撑脚与微控器、继电器的输出端电性连接。

进一步，所述杆底外侧设有与杆身下端内螺纹配合安装的外螺纹，所述杆底内设有用于灵活切换支撑部件的卡槽式部件。

进一步，所述卡槽式部件包括设置在杆底内壁的卡槽、设置在杆底内壁可与支撑部件接触的减震弹簧，支撑部件上设有卡扣，支撑部件可通过卡槽与卡扣配合活动安装在杆底上。

进一步，所述支撑部件为软木塞或独轮。

进一步，所述把手外侧设有与杆身上端内螺纹配合安装的外螺纹，把手上设置有可依据导盲杖距离障碍物远近产生不同强度震感的微型震动器，所述微型震动器与微控器、继电器的输出端电性连接。

进一步，还包括sos一键报警装置，所述sos一键报警装置包括报警器、独立电源、sos报警按钮，sos报警按钮设置在把手上，报警器与独立电源设置在把手内，sos报警按钮电性连接报警器的输入端。

与现有技术相比，本实用新型产生的有益效果是：工作时，超声波传感器探测道路上障碍物与地面环境的情况，通过微控器与语音交互装置的转化传输，实现语音提示前方障碍物及距离，当探测地面环境平整，通过电路信号传输，控制直线电机带动滑动轴承在移动滑道上运动下来，支撑脚发生伸长动作，将三个支撑脚均接触支撑在地面上，保证导盲杖的稳定，更方便用户的使用，通过不同地面环境的变化，选择不同触地支撑脚，更符合用户的使用，使用户的出行、居家更便利、舒适、智能，并且智能语音交互有效的解决了因用户操作不便造成的误操作问题，有利于用户体验。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是触地支撑装置的立体结构示意图。

图3是卡槽式部件的立体结构示意图。

图4是本实用新型的电路流程示意图。

图5是本实用新型的电路效果示意图。

在图中，1.把手，2.杆身，3.杆底，4.语音交互装置，5.微控器，6.gps传感器，7.超声波传感器，8.超声波探头，9.移动滑道，10.直线电机，11.滑动轴承,12.支撑脚,13.撑地吸盘,14.支撑部件,15.内螺纹,16.外螺纹，17.微型震动器，18.sos报警按钮，19.报警器，20.独立电源，21.减震弹簧，22.卡槽，23.卡扣，24.继电器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

在图1-图5中，提供了一种基于智能语音的人机交互导盲杖装置，包括导盲杖主体、可实现智能语音交互功能的智能调控装置、可根据不同路面环境选择触地端头的触地支撑装置，所述导盲杖主体包括杆身2、可拆卸在杆身2下端的杆底3、可拆卸在杆身2上端的把手1，所述杆身2内部设有空腔，杆身2上、下端内侧设有内螺纹15，杆身2下端外表面设有环形的移动滑道9；使用时，杆底3和把手1分别通过螺纹固定安装在杆身2的下端与上端，使用者通过导盲杆进行行走，但使用完毕后，还可以将杆底3和把手1从杆身2上拆卸下来，方便导盲杖的携带使用，提高了用户体验感。

在本实施例中,所述智能调控装置设置在杆身2内，包括负责接收传感器信息加以处理的微控器5、可处理用户当前位置信息及目的地导航路线的gps传感器6、可将信息通过语音提示反馈用户的语音交互装置4、探测用户前方障碍物并进行反馈距离的超声波传感器7，所述超声波传感器7嵌入在空腔内，超声波传感器7的超声波探头8呈一定角度安装在杆身2下端两侧，探测周围地面二维环境，所述gps传感器6、微控器5与语音交互装置4设置在空腔内，超声波传感器7、gps传感器6分别电性连接微控器5的输入端，微控器5的输出端与语音交互装置4电性连接；在导盲杖的使用过程中，超声波传感器7的超声波探头8对前方障碍物进行探测，当超声波传感器7探测出前方有障碍物，会将采集到的信息(距离、方向)发送到微控器5处理，通过超声波传感器7两次以上采集到的障碍物移动距离差判断是否为动态，再根据计算出的动态物速度确定是否为车辆，微控器5将探测信号转化为语音提示信号，传输到语音交互装置4，通过语音交互装置4提示反馈用户信息，如“正前方五十米处发现车辆”；特定语音(如“描述当前位置”)，gps传感器6通过与网络定位云终端连接，接收使用者的特定位置信号，将位置信号传输到微控器5中，微控器5转化为语音提示信号，发送到语音交互装置4进行处理并语音提示用户，如“当前位置：白沙洲大道110号武昌工学院一号教学楼”；通过超声波传感器7探测前方障碍物并进行反馈距离的语音提示和gps传感器6的定位语音提示，更符合用户的使用，使用户的出行、居家更便利、舒适、智能，并且智能语音交互有效的解决了因用户操作不便而可能造成的人身安全问题，有利于用户体验及人身安全的保障。

在本实施例中，所述触地支撑装置包括用于支撑在地面上的支撑脚12、滑动轴承11、用于带动滑动轴承11上下滑动的直线电机10、继电器24，所述直线电机10设置在移动滑道9上，滑动轴承11设置在直线电机10上，且滑动轴承11与移动滑道9活动套合，所述支撑脚12设置在滑动轴承11上，继电器24设置在空腔内，直线电机10与微控器5、继电器24的输出端电性连接；所述支撑脚12分为多个，呈相同角度设置在滑动轴承11上，支撑脚12的底部均设有撑地吸盘13；所述支撑脚12为电动伸缩杆机构，支撑脚12与微控器5、继电器24的输出端电性连接；导盲杖在使用的过程中，超声波传感器7的超声波探头8对地面环境进行探测，生成周围地面二维环境信号，当超声波传感器7探测出前方地面平坦，会将采集到的探测信号(地面平坦度)发送到微控器5处理，微控器5将探测信号转化为控制信号，传输到继电器24中，使继电器24的常开触点闭合，常闭触点断开，电路导通，直线电机10发生动作，带动滑动轴承11在移动滑道9上向下移动，支撑脚12发生伸缩动作，使支撑脚12的撑地吸盘13接触到地面上，导盲杖能更加平稳的支撑于地面，保证用户使用的平稳性，三个支撑脚12的同时支撑作用，能使用户在平坦的道路上行走的更加舒适，稳定性更强，提高了用户的体验感和产品的实用性。

在本实施例中，所述杆底3外侧设有与杆身2下端内螺纹15配合安装的外螺纹16，所述杆底3内设有用于灵活切换支撑部件14的卡槽22式部件；所述卡槽22式部件包括设置在杆底3内壁的卡槽22、设置在杆底3内壁可与支撑部件14接触的减震弹簧21，支撑部件14上设有卡扣23，支撑部件14可通过卡槽22与卡扣23配合活动安装在杆底3上；所述支撑部件14为软木塞或独轮；杆底3通过螺纹配合固定在杆身2下端，软木塞或独轮通过卡槽22与卡扣23配合活动安装在杆底3下端，且与减震弹簧21相互接触，当超声波传感器7探测出前方地面凹凸不平时，通过信号转化传输，控制直线电机10带动滑动轴承11在移动滑道9上向上移动，支撑脚12发生收缩动作，这时，导盲杖便只能通过软木塞或独轮的底部支撑行走，用户使用木塞或独轮底部的导盲杖在凹凸不平的地面行走时，减震弹簧21对导盲杖的底部进行减震处理，避免了导盲杖底部的过度受损，延长了导盲杖底部的使用寿命，且增强了用户的体验感。

在本实施例中，所述把手1外侧设有与杆身2上端内螺纹15配合安装的外螺纹16，把手1上设置有可依据导盲杖距离障碍物远近产生不同强度震感的微型震动器17，所述微型震动器17与微控器5、继电器24的输出端电性连接；把手1通过螺纹配合固定在杆身2的上端，超声波传感器7的超声波探头8对前方障碍物进行探测，当超声波传感器7探测出前方有障碍物，会将采集到的信息(距离、方向)发送到微控器5处理，通过超声波传感器7采集到的障碍物距离远近不同，产生了不同的距离探测信号，距离探测信号传输到微控器5中，微控器5将距离探测信号转化为控制信号，传输到继电器24中，使继电器24的常开触点闭合，常闭触点断开，电路导通，微型震动器17根据不同的障碍物远近距离，产生不同强度的震感，提醒用户注意规避，智能化的障碍物远近距离提醒功能，能更好的保证用户的人身安全，增强产品的实用性。

在本实施例中，还包括sos一键报警装置，所述sos一键报警装置包括报警器19、独立电源20、sos报警按钮18，sos报警按钮18设置在把手1上，报警器19与独立电源20设置在把手1内，sos报警按钮18电性连接报警器19的输入端；当用户在使用导盲杖的过程中出现意外情况，主控线路异常无法传输信息到警报装置时，会切换至后备的独立电源20直接触发警报，用户还可以主动按下sos报警按钮18触发警报，触发警报后，报警器19进行自动报警，寻求帮助，该报警功能不仅仅是局限于系统判定的是否有危险，还可以通过用户主动的判断，大大提高用户可操作性。

在本实施例中，所述独立电源20为蓄电池的备用电源，所述蓄电池设置在把手1中，可为sos报警按钮18、报警器19等电气元器件提供电能，例如4ah-12v型号蓄电池等。

在本实施例中，所述语音交互装置4为常见的多模态交互模组，针对公众场所噪音环境下需要语音交互的设备，例如地铁语音售票，语音售卖机，语音点餐机，语音问询机，语音自助服务机等：支持2-8mic，强噪声声学环境下超高语音识别准确率，能精准隔离前后左右的声音干扰；全本地机器视觉，无需联网实现人脸，人体、身份、行为等检测识别；音视频融合信号处理，实现免唤醒，主动交互，视觉分析等功能；包含设备端语音交互sdk的全部功能；在本实施例中，该语音交互装置4实现导盲杖的语音交互功能，通过语音反馈用户；同时用户也可通过语音交互下达特定指令，使语音交互装置4将超声波传感器7或gps传感器6采集到的信息加工，并由语音提示反馈给用户；本技术领域的技术人员都应该知晓，在此不做赘述。

在本实施例中，所述微控器5为可编程的at89c2051或tms320vc5509a的单片机等。

在本实施例中，所述gps传感器6为常见的gps传感器6定位装置，例如gps16x-hvs型号、avp300-rsd3a型号传感器定位装置等。

在本实施例中，所述超声波传感器7为常见的超声波传感器装置，例如sin-p260型号、uf1000型号超声波传感器7等。

在本实施例中，所述直线电机10为常见的电机装置，例如25byz系列直线电机10等。

在本实施例中，所述微型震动器17为常见的微型震动装置，例如ydm3208h-r230型号、ydm0408q型号震动器等。

在本实施例中，所述报警器19为常见的报警装置，例如施耐德电气xb2bvm5lc型号报警指示灯等。

在本实施例中，所述继电器24为常见继电器装置，例如jrc-5m/rg4.527.168型号、jrc-7m型号继电器等。

在本实施例中，所述支撑脚12为常见的电动伸缩杆机构，例如hb-dj806型号、htkc-55型号、nkla34型号等伸缩杆装置。

本实用新型在具体实施时：使用时，杆底3和把手1分别通过螺纹固定安装在杆身2的下端与上端，在导盲杖的使用过程中，超声波传感器7的超声波探头8对前方障碍物进行探测，当超声波传感器7探测出前方有障碍物，会将采集到的信息(距离、方向)发送到微控器5处理，通过超声波传感器7两次以上采集到的障碍物移动距离差判断是否为动态，再根据计算出的动态物速度确定是否为车辆，微控器5将探测信号转化为语音提示信号，传输到语音交互装置4，通过语音交互装置4提示反馈用户信息；特定语音(如“描述当前位置”)，gps传感器6通过与网络定位云终端连接，接收使用者的特定位置信号，将位置信号传输到微控器5中，微控器5转化为语音提示信号，发送到语音交互装置4进行处理并语音提示用户；超声波传感器7的超声波探头8对地面环境进行探测，生成周围地面二维环境信号，当超声波传感器7探测出前方地面平坦，会将采集到的探测信号(地面平坦度)发送到微控器5处理，通过电路信号转化传输，直线电机10发生动作，带动滑动轴承11在移动滑道9上向下移动，支撑脚12发生伸缩动作，使支撑脚12的撑地吸盘13接触到地面上，导盲杖能更加平稳的支撑于地面，保证用户使用的平稳性；杆底3通过螺纹配合固定在杆身2下端，软木塞或独轮通过卡槽22与卡扣23配合活动安装在杆底3下端，且与减震弹簧21相互接触，当超声波传感器7探测出前方地面凹凸不平时，通过电路信号转化传输，控制直线电机10带动滑动轴承11在移动滑道9上向上移动，支撑脚12发生收缩动作，这时，导盲杖便只能通过软木塞或独轮的底部支撑行走，减震弹簧21对导盲杖的底部进行减震处理，避免了导盲杖底部的过度受损，延长了导盲杖底部的使用寿命；当用户在使用导盲杖的过程中出现意外情况，主控线路异常无法传输信息到警报装置时，会切换至后备的独立电源20直接触发警报，用户还可以主动按下sos报警按钮18触发警报，触发警报后，报警器19进行自动报警，寻求帮助，该报警功能不仅仅是局限于系统判定的是否有危险，还可以通过用户主动的判断，大大提高用户可操作性，该智能导盲杖通过不同地面环境的变化，选择不同触地支撑脚12，更符合用户的使用，使用户的出行、居家更便利、舒适、智能，并且智能语音交互有效的解决了因用户操作不便造成的误操作问题，有利于用户体验。

值得说明的是：在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；对本实用新型描述的电路均为本领域常用的电路，其他相关部件均为现有常用的元器件，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型专利不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型专利的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型专利。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型专利的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型专利内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。