一种自主导航的导盲杖的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及残疾人辅助用具领域，特别是一种能够自主前行的导盲杖。
【背景技术】
[0002]据卫生部门统计数据显示，盲人是一个数量巨大的群体，盲人由于生理上的缺陷，在公共场所行走时面临着诸多不便以及潜在的危险。为方便盲人出行，便道上通常都设有盲道，如今盲道的覆盖率很高。但由于有些盲道建设的不规范、以及现今盲道还不能主动告知其所在的具体位置，致使真正能使用盲道出行的盲人较少。
[0003]目前，解决盲人出行的方法主要有使用导盲犬引导、采用智能盲杖引导或者家人陪护等方式，其中导盲犬驯养专业性强、时间长、成本高；家人陪护的方式虽然可以随时随地给予支持保护，但会加重家人的负担；智能盲杖的出现解放了家人，给盲人出行带来了极大帮助。
[0004]现有的智能盲杖主要有GPS定位盲杖和超声波检测盲杖，有的智能盲杖还附加语音播报功能，其中GPS定位盲杖可以定位盲人位置，方便家人知道盲人所处位置，但家人并不知盲人何时需要帮助，不能实时地保障盲人安全；超声波检测盲杖可以探测出一定范围内的障碍物，但不能体现盲人所处的位置。且这些传统的智能盲杖大多功能单一，且在使用过程中，仍旧需要盲人拄着拐杖走，未能真正意义上实现智能盲杖引领盲人前行的理念。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型需要解决的技术问题是提供一种自主导航的导盲杖，它能够自动引领盲人前行，并可对盲人出行提供所需信息。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
[0007]—种自主导航的导盲杖，包括杖体，所述杖体的底端设有引领杖体前行的小车，小车的底部设有万向轮，小车上设有控制万向轮运动方向的控制装置；所述控制装置包括摄像头、灰度传感器、单片机以及舵机，单片机的信号输入端分别与摄像头和灰度传感器连接，单片机的输出端连接舵机的受控端，舵机通过连接件连接万向轮的旋转轴。
[0008]上述自主导航的导盲杖，所述舵机包括舵盘和设置在舵盘内的驱动电路、直流电机、减速齿轮组以及用于采集万向轮实际位置信息的位置反馈传感器，所述驱动电路的输入端连接单片机的输出端，驱动电路的输出端连接直流电机的输入端，直流电机的输出轴分别与连接件的顶端和减速齿轮组连接，减速齿轮组的输出轴连接位置反馈传感器，位置反馈电位器的输出端连接至驱动电路。
[0009]上述自主导航的导盲杖，所述小车设有左万向轮和右万向轮，左万向轮旋转轴的内侧固连有左半轴，右万向轮旋转轴的内侧固连有右半轴，左半轴和右半轴的相对端分别与连接件的底端配装。
[0010]上述自主导航的导盲杖，所述控制装置还包括设置小车前部的超声波监测模块，超声波监测模块的输出端连接单片机的第一串口。
[0011]上述自主导航的导盲杖，所述控制装置还包括GPS模块，GPS模块的信号输出端连接单片机的1 口。
[0012]上述自主导航的导盲杖，所述控制装置还设有防丢模块，防丢模块包括设置在杖体上的报警器、RFID读写器、天线以及佩戴在盲人身上的RFID电子标签，RFID读写器读取天线范围内的RFID电子标签，RFID读写器的输出端分别与报警器和单片机的第二串口连接。
[0013]上述自主导航的导盲杖，所述防丢模块还包括GSM短信模块，GSM短信模块与单片机的第三串口连接。
[0014]上述自主导航的导盲杖，所述控制装置还包括语音播报模块，语音播报模块与单片机的数据端口连接。
[0015]上述自主导航的导盲杖，所述控制装置还包括蓝牙模块，蓝牙模块与单片机的通信端口连接。
[0016]由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得的技术进步如下。
[0017]本实用新型通过在杖体底部设置小车，以盲人前行时产生的冲力作为小车动力，通过舵机扭力控制万向轮方向，引领着盲人行走，从而实现盲杖的自主导航，改善了盲人行走能力，提高了盲人出行质量。另外，本实用新型还具有GPS定位、GSM短信求助、RFID识别、超声波测距避障、无线蓝牙、实时录音对话和语音报警等功能，为盲人的出行安全提供多方位保障。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的结构示意图；
[0019]图2为本实用新型所述控制装置的电气框图；
[0020]图3为本实用新型所述舵机驱动万向轮的结构示意图；
[0021]图4为本实用新型所述舵机的工作原理框图。
[0022]图中各标号表示为:1.杖体，2.右万向轮，3.舵机，4.左万向轮，5.连接件，6.左半轴，7.右半轴。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
[0024]本实用新型的结构如图1所示，包括杖体I和小车，小车设置在杖体的底端，用于引领杖体前行。
[0025]小车的底部设有万向轮，小车上设有控制装置。本实施例中，小车底部设有两个万向轮:左万向轮2和右万向轮4，控制装置用于控制左万向轮和右万向轮的运动方向，以便于引导盲人安全行进。
[0026]控制装置包括摄像头、灰度传感器、单片机以及舵机3 ;单片机采用STM32，单片机的PBO信号输入端与灰度传感器连接，摄像头连接单片机的USB信号输入端口，单片机的PB9输出端连接舵机的受控端。本实施例中，灰度传感器设有两个，分别设置在小车的两侧；摄像头采用COMS摄像头，安装在小车前端顶部，CMOS摄像头是一种采用CMOS图像传感器的摄像头，CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器，通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成。
[0027]舵机的输出轴上套装有连接件5，左万向轮旋转轴的内侧固连有左半轴6，右万向轮旋转轴的内侧固连有右半轴7，左半轴和右半轴的相对端分别与连接件的底端配装，如图3所示。
[0028]舵机用于在单片机的控制下调整小车的转向，其结构如图4所示，包括舵盘，舵盘内设有驱动电路、直流电机、减速齿轮组以及位置反馈传感器，位置反馈传感器用于采集万向轮的实际位置信息，位置反馈电位器的输出端连接至驱动电路。驱动电路的输入端连接单片机的输出端，直流电机的信号端连接驱动电路的输出端，直流电机的输出端分别与连接件和减速齿轮组的输入端连接，减速齿轮组的输出端连接位置反馈传感器。
[0029]舵机在工作时，驱动电路接收单片机的控制脉冲信号，通过控制直流电机工作来驱动连接件带动万向轮行进；期间，直流电机通过减速齿轮组带动位置反馈传感器进行位置检测，位置反馈传感器将采集的位置信息转换为位置电压信号反馈给驱动电路，控制电路根据位置反馈电压，与单片机输入的控制脉冲信号进行比较，产生纠正脉冲，控制并驱动直流电机正转或反转，使万向轮的位置与期望值相复合，从而达到精确控制转向角度的目的。
[0030]本实用新型的工作原理为:小车在行进过程中，利用盲道与其他路面颜色不同的特点，通过COMS摄像头和灰度传感器采集