CN101975970B - 盲人用头戴式红外多维探测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盲人用头戴式红外多维探测仪，包括一个内有两个红外发射单元和二十四个红外接收单元的小型头戴式发射/接收屏和与所述头戴式发射/接收屏连接的贴在盲人佩戴者前额的由特殊柔性材料如复合导电橡胶制作的点阵电极，该探测仪使用调制的红外光作为探测源，通过CPU对头戴式发射/接收屏发射和接收的控制和测量，随时将探测到的区间内障碍物的信息以脉冲刺激电流刺激的形式通过二十四个电子开关分配给对应的点阵电极，传达给所述点阵电极中对应的皮肤点，其中：所述脉冲刺激电流采用可调节强度的双向不对称窄脉冲电流(50μs)，属于交流低频电流，电子开关由CPU控制与接收扫描单元同步对应。本发明成本低、使用更方便。

Description

盲人用头戴式红外多维探测仪

技术领域

本发明涉及一种盲人用探测仪，特别是涉及一种盲人用头戴式红外多维探测仪。

背景技术

目前用于盲人辅助探测周围物体的仪器种类很多，但真正传达给盲人的信息量往往很少，比如用超声波反射的原理做成的探测仪，需要使用者不断对各个方向探索，并用耳朵根据声音的强弱来判断物体的远近。见诸报端的比较高级的探测仪有用舌头感知类型，还有直接在眼部安装人工视觉神经类型，这些要么不方便，要么成本太高，大多数盲人无法采用。

本发明提供的盲人用头戴式红外多维探测仪可以将周围物体大致的多维信息(远近、大小、高低、移动方向和快慢等)用较低的成本方便的传达给盲人，同时不需要使用者用耳朵、嘴巴等参与，也不影响使用者四肢做各种动作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种成本低、使用方便的盲人用头戴式红外多维探测仪。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种盲人用头戴式红外多维探测仪，包括一个内有两个红外发射单元和二十四个红外接收单元的小型头戴式发射/接收屏和与所述头戴式发射/接收屏连接的贴在盲人佩戴者前额的由特殊柔性材料如复合导电橡胶制作的点阵电极，该探测仪使用调制的红外光作为探测源，通过CPU对头戴式发射/接收屏发射和接收的控制和测量，随时将探测到的区间内障碍物的信息以脉冲刺激电流刺激的形式通过二十四个电子开关分配给对应的点阵电极，传达给所述点阵电极中对应的皮肤点，其中：

所述脉冲刺激电流采用可调节强度的双向不对称窄脉冲电流(50μs)，属于交流低频电流，电子开关由CPU控制与接收扫描单元同步对应。

优选的，所述点阵电极由面电极与点电极构成。

优选的，所述盲人用头戴式红外多维探测仪为帽子形式。

优选的，所述盲人用头戴式红外多维探测仪还可以增加探测单元数量，增加如判断周围没有物体时自动降低扫描频率、周围物体长时间靠近则停止刺激改为报警等智能化功能。

本发明的有益效果：一种盲人用头戴式红外多维探测仪，包括一个内有两个红外发射单元和二十四个红外接收单元的小型头戴式发射/接收屏、与所述头戴式发射/接收屏连接的贴在盲人佩戴者前额的由特殊柔性材料如复合导电橡胶制作的点阵电极，该探测仪使用调制的红外光作为探测源，通过CPU对头戴式发射/接收屏发射和接收的控制和测量，随时将探测到的区间内障碍物的信息以脉冲刺激电流刺激的形式通过二十四个电子开关分配给对应的点阵电极，传达给所述点阵电极中对应的皮肤点，其中：

所述脉冲刺激电流采用可调节强度的双向不对称窄脉冲电流(50μs)，属于交流低频电流，电子开关由CPU控制与接收扫描单元同步对应。

采用此种结构使得该装置在一秒中大约可以扫描数次到几十次，由此佩戴者就得到了前方物体的多维信息。对佩戴者前额的电刺激，是一种可调节强度的双向不对称窄脉冲电流(50μs)，属于交流低频电刺激，可以长时间刺激皮肤而不会产生副作用。选择在前额粘贴点阵电极主要是方便，对佩戴者来说实用性最强。考虑使用、结构等几方面因素，在70×40mm点阵电极中选择二十四个刺激单元作为实验样机可以达到分辨率最低要求。每个点的电刺激仅局限在每个单元内，不会影响其他部分，使得本发明成本低、使用方便。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明做进一步详细的描述，其中：

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的红外接收单元触及的接收区域俯视图；

图3为本发明的红外接收单元触及的接收区域侧视图；

图4为本发明的整个红外接收单元二十四个接收区域示意图；

图5为本发明的工作原理示意图。

1、光导管 2、红外接收区域 3、红外接收单元 4、红外发射单元 5、24个反射区域 6、头戴式发射/接收屏 7、点阵电极 8、主机

具体实施方式

如图1至图5所示，一种盲人用头戴式红外多维探测仪，包括一个内有两个红外发射单元3和二十四个红外接收单元4的小型头戴式发射/接收屏6、与所述头戴式发射/接收屏6连接的贴在盲人佩戴者前额的由特殊柔性材料如复合导电橡胶制作的点阵电极7，该探测仪使用调制的红外光作为探测源，通过CPU对头戴式发射/接收屏6发射和接收的控制和测量，随时将探测到的区间内障碍物的信息以脉冲刺激电流刺激的形式通过二十四个电子开关分配给对应的点阵电极7，传达给所述点阵电极7中对应的皮肤点。

本发明利用红外光辐射遇到物体可以反射的原理，在佩戴者头部带有一个小型头戴式发射/接收屏6，内有两个红外发射单元4和二十四个红外接收单元3，可将佩戴者前方扇形红外接收区域2量化为二十四个小的区间(见图2和图3)。对应这些区间，佩戴者在前额贴有一个特殊柔性材料(复合导电橡胶)制作的点阵电极7。通过CPU对发射与接收的控制和测量，随时将这些区间内障碍物的信息以微电流刺激的形式传达给点阵电极7中对应的皮肤点，佩戴者即可根据各点的刺激量(感觉)大致判断出前方数米范围内障碍物的大小、形状、方位、远近及移动变化的信息(见图4)。选择在前额粘贴点阵电极7主要是方便，对佩戴者来说实用性最强。考虑使用、结构等几方面因素，在70×40mm点阵电极7中选择二十四个刺激单元作为实验样机可以达到分辨率最低要求。

具体来说，CPU先让红外发射管发射一组经过调制处理的最强的红外光(20ms左右)，这时如果在三、四米范围内有物体，其反射光线通过光导管1即可使对应的红外接收单元3产生动作电平，通过锁存器将二十四组红外接收单元3的接收结果全部记录下来，然后CPU开始对锁存器扫描，判断出有信号即给对应的输出电极端发出一个刺激脉冲，佩戴者的对应皮肤点就会受到一次刺激。当二十四个单元都扫描完后(48ms左右)，CPU再让红外发射管发射一组中等强度的红外光，这时只有二、三米以内的物体才能使红外接收单元3产生动作电平。依此类推，做完中档后再做一遍弱档的扫描，这时只有一、二米范围以内的物体有反应。经过这么三遍扫描，每个单元就产生了四个结果：物体大于三、四米时无脉冲刺激；物体在三、四米处只有一个刺激脉冲；2、3米处两个脉冲；一、二米处三个脉冲。也就是佩戴者感觉到哪个点刺激强(脉冲数多)，就说明哪个点对应区域的障碍物近，反之则远。在一秒中大约可以扫描数次到几十次，由此佩戴者就得到了前方物体的多维信息。对佩戴者前额的电刺激，是一种可调节强度的双向不对称窄脉冲电流(50μs)，属于交流低频电刺激，可以长时间刺激皮肤而不会产生副作用。与皮肤接触的点阵电极7由复合导电橡胶材料制成(见图4)，主要由面电极与点电极构成。每个点的电刺激仅局限在每个单元内，不会影响其他部分。

为简化电路，脉冲刺激电流产生电路只有一组，通过二十四个电子开关分配给对应的点阵电极7，电子开关由主机8内的CPU控制与接收扫描单元是同步对应的。由于使用调制的红外光作为探测源，所以本产品具有一定的抗干扰能力，也不会对其他人造成影响。进一步的设计，还可以增加探测单元数量，增加智能化的功能，如判断周围没有物体时自动降低扫描频率、周围物体长时间靠近则停止刺激改为报警等。

通过以上介绍可以看出本产品电能消耗不大，可以采用充电电池组工作，整体造价也不高(试验机的材料成本仅几百元)，可做成帽子形式佩戴(重量完全可以承受)(见图1)。

必须指出，上述实施例只是对本发明做出的一些非限定性举例说明。但本领域的技术人员会理解，在没有偏离本发明的宗旨和范围下，可以对本发明做出修改、替换和变更，这些修改、替换和变更仍属本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种盲人用头戴式红外多维探测仪，包括一个内有两个红外发射单元和二十四个红外接收单元的小型头戴式发射/接收屏和与头戴式发射/接收屏连接的贴在盲人佩戴者前额的由特殊柔性材料制作的点阵电极，该探测仪使用调制的红外光作为探测源，通过CPU对头戴式发射/接收屏发射和接收的控制和测量，随时将探测到的区间内障碍物的信息以脉冲刺激电流的形式通过二十四个电子开关分配给对应的点阵电极，传达给所述点阵电极中对应的皮肤点，其中：

所述脉冲刺激电流采用可调节强度的双向不对称窄脉冲电流50μs，属于交流低频电流，电子开关由CPU控制与接收扫描单元同步对应。

2.根据权利要求1所述的盲人用头戴式红外多维探测仪，其特征是：所述特殊柔性材料为复合导电橡胶。

3.根据权利要求1所述的盲人用头戴式红外多维探测仪，其特征是：所述点阵电极由面电极与点电极构成。

4.根据权利要求1所述的盲人用头戴式红外多维探测仪，其特征是：所述盲人用头戴式红外多维探测仪为帽子形式。

5.根据权利要求1或4任何一项权利要求所述的盲人用头戴式红外多维探测仪，其特征是：所述盲人用头戴式红外多维探测仪还可以增加探测单元数量，增加判断周围没有物体时自动降低扫描频率、周围物体长时间靠近则停止刺激改为报警智能化功能。

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