CN106074102B - 一种导盲机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导盲机器人，它包括机体和与机体配套使用的导盲手环，所述机体包括顶面、弧形底面和左右两侧面；所述机体左右两侧面上安装有驱动轮，所述驱动轮与安装在机体内部的动力设备相连；所述机体顶面上安装有用于检测前方障碍物的避障模块；所述机体底面的正面上安装有用于检测前方路面平整度的路面平整度检测模块；所述机体内部设置有导盲控制系统，所述动力设备、避障模块和路面平整度检测模块都连接受控于导盲控制系统；所述导盲手环上设置有用于告知道路状况给盲人用户的警示模块；所述警示模块连接受控于导盲手环内的手环控制系统；所述导盲控制系统和手环控制系统，通过无线方式进行连接；本发明能够克服盲人行走的困难。

Description

一种导盲机器人
技术领域
本发明涉及盲人导盲领域，特指一种导盲机器人。
背景技术
随着科技的进步，传感器技术、图像处理技术也日渐成熟，能够应用于很多的领域，传感器技术和图像处理技术能够代替人眼工作，能够进行物体有无检测、产品探伤、人脸识别、道路识别、距离检测等。
而在机器人技术上，传感器技术、图像处理技术更是不可或缺的；传感器技术、图像处理技术在机人上的应用，为人们的生活和工作带来了许多的便利。
目前我国盲人数量庞大，盲人出行往往存在着困难，目前常用的导盲方式主要是依赖盲道和导盲犬来进行导盲；然而我国现在的盲道存在着被破坏、占用和堆放危险物品的状况。而采用导盲犬进行导盲时，培育一只导盲犬的价格高昂；且很多公共场所禁止宠物进入。
综上所述，将传感器检测技术和图像处理技术应用到盲人导盲当中，是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种导盲机器人，该导盲机器人能够自动为盲人用户进行导盲，且能够进行语音提示和导航。
本发明采用的技术方案如下：
本发明公开了一种导盲机器人，它包括机体和与机体配套使用的导盲手环，所述机体包括顶面、弧形底面和左右两侧面；所述机体左右两侧面上安装有驱动轮，所述驱动轮与安装在机体内部的动力设备相连；所述机体顶面上安装有用于检测前方障碍物的避障模块；所述机体底面的正面上安装有用于检测前方路面平整度的路面平整度检测模块；所述机体内部设置有导盲控制系统，所述动力设备、避障模块和路面平整度检测模块都连接受控于导盲控制系统；所述导盲手环上设置有用于告知道路状况给盲人用户的警示模块；所述警示模块连接受控于导盲手环内的手环控制系统；所述导盲控制系统和手环控制系统，通过无线方式进行连接。
由于上述结构，该机器人能够像导盲犬一样在前方行驶，为盲人用户导盲，该机器人上的路面平整度检测模块和避障模块在自动控制系统的控制下能够自动识别道路状况且主控器还能控制机器人主动避障碍，导盲手环上的警示模块能够语音告知盲人用户当前的道路状况，帮盲人用户判断道路状况。为盲人的行走带来的方便。
进一步的，所述机体内底部设置有控制箱，所述控制箱内设置有导盲控制系统；所述控制箱底部设置有用铅制成的配重，以使机体始终保持竖直状态。
由于上述结构，在控制箱底部设置配重能够使机体像不倒翁一样始终保持竖直状态，进而保证传感器处在正常的工作位置。
进一步的，所述动力设备设置在控制箱的顶面上，所述动力设备为电动机；所述电动机包括位于同一轴线上的左轮驱动电机和右轮驱动电机，所述左轮驱动电机和右轮驱动电机的输出轴上分别安装有左驱动轮和右驱动轮。
左轮驱动电机和右轮驱动电机在导盲控制系统、路面平整度检测模块和避障模块的共同作用下，控制控制左轮驱动电机和右轮驱动电机的转速能够控制机器人执行和转弯，进而能够实现机器人的避障。
进一步的，所述避障模块设置在机体顶面中部，所述顶面左右两边设置有太阳能电池板；所述左右两边的太阳能电池板关于避障模块对称。
由于太阳能电池板的穿在，太阳能电池板能够为机器人充电，进而提高机器人的续航能力。便于盲人用户使用。
进一步的，所述导盲手环通过导盲绳与机体连接。
进一步的，所述机体底面的背面上安装有导盲绳连接盒，所述导盲绳连接盒上设置有导盲绳连接盒盖，所述导盲绳连接盒内设置有用于系接导盲绳的导盲绳系接环；所述导盲手环通过导盲绳系接在导盲绳系接环上。
进一步的，所述导盲绳连接盒内还设置有充电孔和用于控制导盲机器人启停的启动按钮和停止按钮。
进一步的，所述导盲控制系统包括中央处理器，所述中央处理器上连接有启动按钮、停止按钮、蓄电池、路面平整度检测模块、避障模块和驱动电机控制模块；
所述蓄电池上连接充电模块和太阳能充电转换模块，所述太阳能充电转换模块与太阳能电池板相连；
所述路面平整度检测模块包括路面检测摄像头和路面图像处理模块，所述路面检测摄像头通过路面图像处理模块与中央处理器相连；
所述避障模块包括障碍物检测摄像头、障碍物图像处理模块和用于检测障碍物到机体距离的红外线距离检测传感器或超声波距离检测传感器；所述障碍物检测摄像头通过障碍物图像处理模块与中央处理器相连；所述红外线距离检测传感器或超声波距离检测传感器直接与中央处理器相连；
所述驱动电机控制模块上连接有左轮驱动电机和右轮驱动电机；
其中，所述路面检测摄像头检将检测到的路面图像信息发送给路面图像处理模块进行分析，以获取路面平整度状况信息 ；
障碍物检测摄像头将检测到的前方障碍物图像信息发送给障碍物图像处理模块进行分析，以获取障碍物的形状大小信息；
所述电机控制模块用于控制左轮驱动电机和右轮驱动电机的转速。
进一步的，所述手环控制系统包括手环系统中央处理器，所述手环系统中央处理器通过wifi或蓝牙的方式与中央处理器相连；所述手环系统中央处理器上连接有手环启动按钮、手环停止按钮、手环蓄电池和警示模块；所述手环蓄电池上连接有手环充电模块；所述警示模块包括振动器和喇叭，所述振动器和喇叭均连接在手环系统中央处理器上。
所述振动器和喇叭用于发出振动警示信号和语音信号来提醒盲人用户。
进一步的，所述中央处理器上还连接有用于定位和导航的GPS模块；
所述手环系统中央处理器上还连接有语音输入模块，所述语音输入模块包括语音接收器和语音识别模块，所述语音接收器通过语音识别模块与手环系统中央处理器相连；所述语音识别模块包括用户识别模块和导航信息识别模块。
所述语音接收器接收盲人用户的语音信号，该语音信号包括盲人用户要到达的目的地信息；语音识别模块中的用户识别模块识别该语音信号是否为指定盲人用户发出的语音；否，则语音信号输入无效；是，则语音识别模块中的导航信息识别模块读取语音信号中的目的地信息；GPS模块定位当前位置，并规划当前位置到目的地的路径，将规划好的路径信息发送给中央处理器；中央处理器接收路径信息后，发送导航信息给喇叭，使喇叭语音播放导航信息，使盲人用户按语音导航信息行走。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的导盲机器人能够代替导盲犬自动为盲人用户导盲，且该机器人上的路面平整度检测模块和避障模块在控制系统的控制下能够自动识别道路状况且控制系统还能控制机器人主动避障碍，导盲手环上的警示模块能够语音告知盲人用户当前的道路状况，帮盲人用户判断道路状况。且该机器人还能够实现语音导航和路径规划，便于盲人用户的使用。为盲人的行走带来的方便。
附图说明
图1是本发明的侧面结构图；
图2是本发明的顶面结构图；
图3是本发明的背面结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种导盲机器人，它包括机体2和与机体2配套使用的导盲手环10，所述机体2包括顶面、弧形底面和左右两侧面；所述机体2左右两侧面上安装有驱动轮4，所述驱动轮4与安装在机体2内部的动力设备相连；所述机体2顶面上安装有用于检测前方障碍物的避障模块1；所述机体2底面的正面上安装有用于检测前方路面平整度的路面平整度检测模块3；所述机体2内部设置有导盲控制系统，所述动力设备、避障模块1和路面平整度检测模块3都连接受控于导盲控制系统；所述导盲手环10上设置有用于告知道路状况给盲人用户的警示模块；所述警示模块连接受控于导盲手环内的手环控制系统；所述导盲控制系统和手环控制系统，通过无线方式进行连接。
所述机体2内底部设置有控制箱，所述控制箱内设置有导盲控制系统；所述控制箱底部设置有用铅制成的配重，以使机体2始终保持竖直状态。
所述动力设备设置在控制箱的顶面上，所述动力设备为电动机；所述电动机包括位于同一轴线上的左轮驱动电机和右轮驱动电机，所述左轮驱动电机和右轮驱动电机的输出轴上分别安装有左驱动轮和右驱动轮。
所述避障模块1设置在机体2顶面中部，所述顶面左右两边设置有太阳能电池板7；所述左右两边的太阳能电池板关于避障模块1对称。
所述导盲手环10通过导盲绳11与机体2连接。
所述机体2底面的背面上安装有导盲绳连接盒5，所述导盲绳连接盒5上设置有导盲绳连接盒盖，所述导盲绳连接盒5内设置有用于系接导盲绳的导盲绳系接环6；所述导盲手环通过导盲绳系11接在导盲绳系接环上。
所述导盲绳连接盒5内还设置有充电孔12和用于控制导盲机器人启停的启动按钮9和停止按钮8。
所述导盲控制系统包括中央处理器，所述中央处理器上连接有启动按钮9、停止按钮8、蓄电池、路面平整度检测模块3、避障模块1和驱动电机控制模块；
所述蓄电池上连接充电模块和太阳能充电转换模块，所述太阳能充电转换模块与太阳能电池板相连；
所述路面平整度检测模块3包括路面检测摄像头和路面图像处理模块，所述路面检测摄像头通过路面图像处理模块与中央处理器相连；
所述避障模块1包括障碍物检测摄像头、障碍物图像处理模块和用于检测障碍物到机体2距离的红外线距离检测传感器或超声波距离检测传感器；所述障碍物检测摄像头通过障碍物图像处理模块与中央处理器相连；所述红外线距离检测传感器或超声波距离检测传感器直接与中央处理器相连；
所述驱动电机控制模块上连接有左轮驱动电机和右轮驱动电机。
所述手环控制系统包括手环系统中央处理器，所述手环系统中央处理器通过wifi或蓝牙的方式与中央处理器相连；所述手环系统中央处理器上连接有手环启动按钮、手环停止按钮、手环蓄电池和警示模块；所述手环蓄电池上连接有手环充电模块；所述警示模块包括振动器和喇叭，所述振动器和喇叭均连接在手环系统中央处理器上。
所述中央处理器上还连接有用于定位和导航的GPS模块；
所述手环系统中央处理器上还连接有语音输入模块，所述语音输入模块包括语音接收器和语音识别模块，所述语音接收器通过语音识别模块与手环系统中央处理器相连；所述语音识别模块包括用户识别模块和导航信息识别模块。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种导盲机器人，其特征是，它包括机体（2）和与机体（2）配套使用的导盲手环（10），所述机体（2）包括顶面、弧形底面和左右两侧面；所述机体（2）左右两侧面上安装有驱动轮（4），所述驱动轮（4）与安装在机体（2）内部的动力设备相连；所述机体（2）顶面上安装有用于检测前方障碍物的避障模块（1）；所述机体（2）底面的正面上安装有用于检测前方路面平整度的路面平整度检测模块（3）；所述机体（2）内部设置有导盲控制系统，所述动力设备、避障模块（1）和路面平整度检测模块（3）都连接受控于导盲控制系统；所述导盲手环10上设置有用于告知道路状况给盲人用户的警示模块；所述警示模块连接受控于导盲手环内的手环控制系统；所述导盲控制系统和手环控制系统，通过无线方式进行连接；
所述机体（2）内底部设置有控制箱，所述控制箱内设置有导盲控制系统；所述控制箱底部设置有用铅制成的配重，以使机体（2）始终保持竖直状态；
所述动力设备设置在控制箱的顶面上，所述动力设备为电动机；所述电动机包括位于同一轴线上的左轮驱动电机和右轮驱动电机，所述左轮驱动电机和右轮驱动电机的输出轴上分别安装有左驱动轮和右驱动轮；
所述左驱动轮和右驱动轮直径大于弧形底面的圆弧直径。
2.根据权利要求1所述的一种导盲机器人，其特征是，所述避障模块（1）设置在机体（2）顶面中部，所述顶面左右两边设置有太阳能电池板（7）；所述左右两边的太阳能电池板关于避障模块（1）对称。
3.根据权利要求1所述的一种导盲机器人，其特征是，所述导盲手环（10）通过导盲绳（11）与机体（2）连接。
4.根据权利要求1所述的一种导盲机器人，其特征是，所述机体（2）底面的背面上安装有导盲绳连接盒（5），所述导盲绳连接盒（5）上设置有导盲绳连接盒盖，所述导盲绳连接盒（5）内设置有用于系接导盲绳的导盲绳系接环（6）；所述导盲手环通过导盲绳系（11）接在导盲绳系接环上。
5.根据权利要求1所述的一种导盲机器人，其特征是，所述导盲绳连接盒（5）内还设置有充电孔（12）和用于控制导盲机器人启停的启动按钮（9）和停止按钮（8）。
6.根据权利要求1至5之一所述的一种导盲机器人，其特征是，所述导盲控制系统包括中央处理器，所述中央处理器上连接有启动按钮（9）、停止按钮（8）、蓄电池、路面平整度检测模块（3）、避障模块（1）和驱动电机控制模块；
所述蓄电池上连接充电模块和太阳能充电转换模块，所述太阳能充电转换模块与太阳能电池板相连；
所述路面平整度检测模块（3）包括路面检测摄像头和路面图像处理模块，所述路面检测摄像头通过路面图像处理模块与中央处理器相连；
所述避障模块（1）包括障碍物检测摄像头、障碍物图像处理模块和用于检测障碍物到机体（2）距离的红外线距离检测传感器或超声波距离检测传感器；所述障碍物检测摄像头通过障碍物图像处理模块与中央处理器相连；所述红外线距离检测传感器或超声波距离检测传感器直接与中央处理器相连；
所述驱动电机控制模块上连接有左轮驱动电机和右轮驱动电机。
7.根据权利要求6所述的一种导盲机器人，其特征是，所述手环控制系统包括手环系统中央处理器，所述手环系统中央处理器通过wifi或蓝牙的方式与中央处理器相连；所述手环系统中央处理器上连接有手环启动按钮、手环停止按钮、手环蓄电池和警示模块；所述手环蓄电池上连接有手环充电模块；所述警示模块包括振动器和喇叭，所述振动器和喇叭均连接在手环系统中央处理器上。
8.根据权利要求7所述一种导盲机器人，其特征是，所述中央处理器上还连接有用于定位和导航的GPS模块；
所述手环系统中央处理器上还连接有语音输入模块，所述语音输入模块包括语音接收器和语音识别模块，所述语音接收器通过语音识别模块与手环系统中央处理器相连；所述语音识别模块包括用户识别模块和导航信息识别模块。
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