CN106161773A - 基于安卓系统面向盲人的智能手环 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于安卓系统面向盲人的智能手环，是一种基于安卓系统实现与手机APP连接的为盲人服务的智能手环。涉及到两大模块，一是供能模块，二是功能模块。供能模块采用动能生电技术，利用盲人手腕振动产生的动能转换成电能作为永久续航电源，成本低且环保。功能模块涉及到三个按钮，突出形状不一以便盲人区分，分别实现实时导航，拨打紧急电话，语音备忘录提醒功能，操作简便高效。另外一个特点是全天候监测人体脉搏等体表特征，充分考虑到盲人这一特殊群体的健康保障。

Description

基于安卓系统面向盲人的智能手环

技术领域

本发明涉及一种智能手环，尤其涉及一种基于安卓系统实现与手机APP连接的为盲人服务的智能手环。

背景技术

智能手环是一种穿戴式智能设备。通过这款手环，用户可以记录日常生活中的锻炼、睡眠、部分还有饮食等实时数据，并将这些数据与手机、平板、ipod touch同步，起到通过数据指导健康生活的作用。

目前智能手环主体一般采用医用橡胶材质，记忆橡胶材质。智能手环为天然无毒，外观设计高档时尚、大方，不仅具有运动健康秘书的功能，还具有时尚配件的功能，外观有流线花环，颜色多样。两端则设有银色涂层金属帽，非常适合佩戴，这也让其有别于带有卡锁或者纽扣的传统手环。

智能手环内部内置了一颗续航时间可达10天的锂电池，一个震动马达和一个动作感应加速计。手环末端小尺寸的银帽则是用于更改设置的按键，另外一段则是一个用于和手机连接的3.5毫米插头。

目前智能手环品牌并不是很多，可选择Nike，Jawbone，Fitbit，Amiigo，Lark以及国产的咕咚、幻响等。智能手环作为一款兴起未多久的高科技可穿戴式智能设备，价格普遍较高，一般在600元—1200元左右。但是，智能手环的电源设备一般均采用锂电池，续航能力短，如何达到长个时间续航甚至永久不需要充电？除此之外，最迫切需要改进的一个地方是，目前市场上的智能手环大都是面向普通大众开放的，对于特殊人群，尤其是盲人，在存在视力障碍的情况下，他们如何借助智能手环这一工具来更好地生活？另外，现有的比较完善的智能手环以Apple watch等产品为主，基于安卓系统的智能手环少之又少，价格高是个考虑因素。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于解决上面现有技术的不足，提出了一种基于安卓系统面向盲人的智能手环，该手环具有永久续航，节约能源，利用蓝牙模块和开源Arduino，成本低、经济。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于安卓系统面向盲人的智能手环，该手环包括动能充电模块、蓝牙模块、传感器模块和按钮使用模块。

动能充电模块是整个智能手环的供源装置，通过动能生电技术，在智能手环内部嵌入一种将动能转化为电能以达到供电目的的装置，属于发电机与机械驱动机结构上相连的小组技术领域。

蓝牙模块是智能手环和手机建立连接以传输数据的中间件。先将蓝牙模块接好电压与通信串口，然后通过USB把Arduino开发板连接到电脑上。上电后观察是否正常运行预先存在的代码。然后对Arduino进行烧录代码，修改相关参数。待代码烧录正确完成后，启动手机蓝牙应用，查找蓝牙设备名字输入密码即可进行蓝牙模块与手机的通讯了。最后将蓝牙模块嵌在手环内部即可。

传感器模块用于感应接收人体体征的信号，得到原始数据后进行初步分析并暂存数据。本发明拟改装振动传感器使其可以感知人体脉搏的振动由而产生数字信号传给与之连接着的加速度传感器。加速度传感器对数据进行初步计算和暂存，加速度传感器另一端连接蓝牙模块。等到一段时间间隔之后，数据通过蓝牙模块传输给手机端，手机相应App即进行计算和分析，匹配预存的正常人体脉搏取值区间，若不在正常范围内则通过蓝牙模块反馈输出信号给智能手环，手环则通过扬声器语音播报提醒盲人。

按钮使用模块则提供直观触觉易于盲人区分对应功能以使用。三个形状不一的按钮通过手指外力按压，接触触点，接通相应电路启动对应功能。按下按钮1(圆形)，与之连接的超声波节点和手机GPS功能被启动，此时通过扬声器输入的语音将由语音识别传感器识别，与预先存储的指令进行匹配，匹配成功后，通过蓝牙模块传送给手机端，手机GPS导航接收到匹配成功的指令后，自动搜索该地点的路线图。再通过蓝牙模块将数据返回给手环，利用语音播报导航路线指导盲人如何行走。同时，超声波节点已被启用，测量周边物体的距离，一旦小于预定阈值，则启动扬声器进行提醒，同时通过蓝牙模块将数据传送给手机端，导航系统对路线重新搜索进行修正。确保盲人成功避开障碍物。按下按钮2(矩形)，与之连接的触点接通，信号通过蓝牙模块传送给手机端，手机端接收到之后，转换信号为相应指令，即调用拨打110急救电话程序。按下按钮3(三角形)，与之相连的语音识别传感器启动，等待盲人语音输入。之后将通过连接的蓝牙模块将语音数据传送到手机端；手机App对传送过来的语音数据进行分析，利用关键字匹配，将敏感时间信息标记保存，调用手机上的日程功能，一旦到达匹配的规定时间，手机自动语音播报备忘录记载内容。

本发明基于安卓系统、实现与手机APP相结合的为盲人服务的智能手环的发明。其特征在于，包括用于为智能手环永久供电的利用动能转化为电能的装置，以及智能手环表面三个形状不一的按钮所实现的三种不同功能理念——按钮1系导航功能，按钮2可拨打紧急电话。按钮3系语音备忘提醒功能。其中：

供能模块

本发明是一种将动能转化为电能的供电装置，所需的动能来自盲人手腕的震动，既可以发电，又充分体现了环保理念，经济高效。

本发明手环设有3个按钮，按钮1系导航功能，按钮2可拨打紧急电话。按钮3系语音备忘提醒功能。(即圆形、矩形、三角形)

功能1——实时导航

综合利用智能手环上的超声波测距技术和手机上的GPS定位系统。导航功能突破传统的仅仅使用超声波测距提醒路障和GPS定位导航的精确性局限，结合两种技术，按下按钮1，在GPS语音导航的基础上，辅以超声波测距以避开障碍物，达到更好的为盲人服务的目的。

功能2——监测人体温度及脉搏等体表特征

通过振动传感器，无间断地感知盲人脉搏的具体数值和变化。一定长时间段后通过蓝牙模块将数据传送到手机端，一旦手机APP应用分析出使用者的身体数据异常，就立即发出相应信息，手环语音提醒警示使用人。

功能3——拨打紧急电话

一旦按下按钮2，手机端接收到信号，立即拨打110紧急求救电话。

功能4：语音备忘录提醒

按下按钮3，利用语音识别技术，将盲人想要提醒自己的日程——语音输入到智能手环中，再通过蓝牙模块将之传送到手机端，手机APP进行数据分析整合，利用关键字匹配技术，将敏感时间信息标记保存，设置到时自动语音播报备忘录记载内容。

有益效果：

1、本发明永久续航，节约能源，利用蓝牙模块和开源Arduino，成本低、经济。

2、本发明智能手环端超声波技术与手机端GPS技术结合，达到精确导航的作用，准确性高。

3、本发明智能手环和手机APP相结合，突破了原有基础上仅使用智能手环的功能局限性和盲人操作智能手机的不便性。

4、本发明语音备忘，操作简单，方便高效。

5、本发明实时人体监测让盲人的健康得到保证，更有效突出了为盲人服务的原则。

6、本发明拨打紧急电话保证盲人这一特殊群体独自在外的人生安全。

附图说明

图1为本智能手环的整体结构示意图。

图2为本智能手环的功能流程。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种基于安卓系统面向盲人的智能手环，该手环包括动能充电模块、蓝牙模块、传感器模块和按钮使用模块。

动能充电模块是整个智能手环的供源装置，在智能手环内部嵌入一个椭圆体形槽道，内置弹珠，在使用者戴智能手环进行走路等造成手臂晃动时，智能手环产生振动让滚珠在槽道内进行周期性的运动，一端有弹簧连着线圈缠绕的磁铁，如此周期性运动形成磁场回路，再产生电流，连接小型蓄电池，为智能手环供电。

蓝牙模块是智能手环和手机建立连接以传输数据的中间件。先将蓝牙模块任意接一个相应的电压5v，接好通信串口，然后通过USB把Arduino开发板连接到电脑上。上电后观察是否正常运行预先存在的代码。然后对Arduino进行烧录代码，修改相关参数(设置主从模式、配对密码、通信形式等)。烧录完成后不要改变连接电路，打开串口输入指令测试烧录是否成功。然后将KEY脚接地或者悬空，通过手机查看设置的蓝牙名称密码等信息。确保Android手机里有蓝牙串口软件，待代码烧录正确完成后，启动手机蓝牙应用，查找蓝牙设备名字输入密码即可进行蓝牙模块与手机的通讯了。最后如图1所示，将蓝牙模块嵌在手环内部即可。

传感器模块用于感应接收人体体征的信号，得到原始数据后进行初步分析并暂存数据。如图1所示，将振动传感器与加速度传感器嵌入智能手环内部，两者通过线路连接。如图2所示，嵌入的是改装之后的振动传感器，它可以感知人体脉搏的振动由而产生数字信号传给与之连接着的加速度传感器。加速度传感器接收到数据之后，对数据进行初步计算和暂存；同时，加速度传感器另一端连接蓝牙模块。每隔一段时间间隔，数据就将通过蓝牙模块传输给手机端；手机端相应App即对数据进行计算和分析，匹配预存的正常人体脉搏取值区间；若该值不在正常范围内，则通过蓝牙模块反馈输出信号给智能手环，智能手环则通过扬声器语音播报提醒盲人。

按钮使用模块则提供直观触觉易于盲人区分对应功能以使用。如图1，三个形状不一的按钮可以通过手指外力按压，接触触点，接通相应电路，启动对应功能。当时启动电源装置后，如图2，按下按钮1(即圆形按钮)，与之连接的超声波节点和手机GPS功能被启动，此时通过扬声器输入的语音将由语音识别传感器识别，与预先存储的指令进行匹配，匹配成功后，通过蓝牙模块传送给手机端，手机GPS导航接收到匹配成功的指令后，自动搜索该地点的路线图。再通过蓝牙模块将数据返回给手环，利用语音播报导航路线指导盲人如何行走。同时，超声波节点已被启用，测量周边物体的距离，一旦小于预定阈值，则启动扬声器进行提醒，同时通过蓝牙模块将数据传送给手机端，导航系统对路线重新搜索进行修正。确保盲人成功避开障碍物。实现实时导航的功能。如图2，按下按钮2(即矩形按钮)，与之连接的触点接通，信号通过蓝牙模块传送给手机端，手机端接收到之后，转换信号为相应指令，即调用拨打110急救电话程序。如图2，按下按钮3(即三角形按钮)，与之相连的语音识别传感器启动，等待盲人语音输入。之后将通过连接的蓝牙模块将语音数据传送到手机端；手机App对传送过来的语音数据进行分析，利用关键字匹配，将敏感时间信息标记保存，调用手机上的日程功能，一旦到达匹配的规定时间，手机自动语音播报备忘录记载内容。

本发明在完成智能手环的基本组装后，再依次加入相应功能模块。

供能模块

所述动能生电技术，即一种将动能转化为电能供电的装置，属于发电机与机械驱动机结构上相连的小组技术领域。

在智能手环内部嵌入一个椭圆体形槽道，内置弹珠，在使用者戴智能手环进行走路等造成手臂晃动时，手环产生振动让滚珠在槽道内进行周期性的运动，一端有弹簧连着线圈缠绕的磁铁，如此形成磁场回路，再产生电流，连接小型蓄电池，为手环供电。

功能模块包括：

本发明手环设有3个按钮，按钮1系导航功能，按钮2可拨打紧急电话。按钮3系语音备忘提醒功能。(圆形，矩形，三角形)

具体功能实现包括：

功能1——实时导航

首先在手环内部嵌入语音识别传感器，通过语音识别具体指令，与预先存储的指令进行匹配，匹配成功后可以执行相关命令。

再建立超声波测距系统，手环内部嵌入HC-SR04，通信电压5v。

然后在手环上嵌入蓝牙模块，配置PIN和IP地址，将手环与手机进行一对一连接。

当盲人有需要时，按下按钮1(圆形)即可打开实时导航系统，通过语音识别技术，在盲人说出自己想去的地点之后，通过蓝牙模块传输语音数据到手机端，手机APP应用打开GPS定位及导航功能，自动启用搜索该地的路线图；再通过蓝牙模块将数据返回给手环，利用语音播报导航路线指导盲人如何行走。

同时，手环启用超声波测距，将测量到的数据通过蓝牙模块传送到手机端，手机APP进行分析，由于已经预先设定一个最大的障碍物距离值，手机App一旦检测到数据小于这个值，导航系统便会立刻重新搜索路线图，修正原计划路线，确保盲人成功避开障碍物。

功能2——监测人体脉搏等体表特征

在手环内部嵌入振动传感器和加速传感器。

当智能手环动能装置开始启动时，智能监测即开始，通过振动传感器，无间断地感知盲人脉搏的具体数值和变化。加速传感器中计算数据，算出的数值暂存起来，一定长时间段后，通过蓝牙模块将数据传送到手机端，与之相连的手机接收到数据后立即开始调用App进行分析，一旦手机APP分析出使用者的传输过来身体数据超过预先设定的异常阈值，就发出相应信息，通过蓝牙传输让智能手环发出语音提醒警示使用者。

功能3——拨打紧急电话

一旦按下按钮2(矩形)，手环通过蓝牙发出调用电话系统的数据信号，手机端接收到之后，调用电话拨打程序，自动拨打110紧急求救电话。

功能4：语音备忘录提醒

按下按钮3(三角形)，利用语音识别传感器，将盲人想要提醒自己的日程——语音输入到智能手环中。之后再通过蓝牙模块将语音传送到手机端，此时手机APP对语音进行数据分析整合，利用关键字匹配技术，将敏感时间信息标记保存，调用手机上的日程功能，一旦到达匹配的规定时间，手机自动语音播报备忘录记载内容。

Claims (6)

1.一种基于安卓系统面向盲人的智能手环，其特征在于：所述手环包括动能充电模块、蓝牙模块、传感器模块和按钮使用模块；

动能充电模块是整个智能手环的供源装置，通过动能生电原理，在智能手环内部嵌入一个椭圆体形槽道，内置弹珠，在使用者戴智能手环进行走路等造成手臂晃动时，智能手环产生振动让滚珠在槽道内进行周期性的运动，一端有弹簧连着线圈缠绕的磁铁，如此周期性运动形成磁场回路，再产生电流，连接小型蓄电池，为智能手环供电；

蓝牙模块是智能手环和手机建立连接以传输数据的中间件，修改并烧录Arduino开发板的代码完成蓝牙模块的参数设置，以实现与智能手机端蓝牙应用的匹配，为后面的数据传输做好准备，最后将蓝牙模块嵌在手环内部即可；

传感器模块用于感应接收人体体征的脉搏等信号，得到原始数据后进行初步分析并暂存数据，先利用改进后的振动传感器得到原始数据，加速度传感器再对数据进行初步计算和暂存；加速度传感器另一端连接蓝牙模块，等到一段时间间隔之后，数据通过蓝牙模块传输给手机端，手机相应App即进行计算和分析，匹配预存的正常人体脉搏取值区间；若不在正常范围内则通过蓝牙模块反馈输出信号给智能手环，手环则通过扬声器语音播报提醒盲人；

按钮使用模块则提供直观触觉易于盲人区分对应功能以使用，包括三个形状不一的按钮，通过手指外力按压，接触触点，接通相应电路启动对应功能，按下按钮1，即圆形按钮，与之连接的超声波节点和手机GPS功能被启动，此时通过扬声器输入的语音将由语音识别传感器识别，与预先存储的指令进行匹配，匹配成功后，通过蓝牙模块传送给手机端，手机GPS导航接收到匹配成功的指令后，自动搜索该地点的路线图，再通过蓝牙模块将数据返回给手环，利用语音播报导航路线指导盲人如何行走；同时，超声波节点已被启用，测量周边物体的距离，一旦小于预定阈值，则启动扬声器进行提醒，同时通过蓝牙模块将数据传送给手机端，导航系统对路线重新搜索进行修正，确保盲人成功避开障碍物；按下按钮2，即矩形按钮，与之连接的触点接通，信号通过蓝牙模块传送给手机端，手机端接收到之后，转换信号为相应指令，即调用拨打110急救电话程序；按下按钮3，即三角形按钮，与之相连的语音识别传感器启动，等待盲人语音输入，之后将通过连接的蓝牙模块将语音数据传送到手机端；手机App对传送过来的语音数据进行分析，利用关键字匹配，将敏感时间信息标记保存，调用手机上的日程功能，一旦到达匹配的规定时间，手机自动语音播报备忘录记载内容。

2.根据权利要求1所述的一种基于安卓系统面向盲人的智能手环，其特征在于，所述智能手环利用蓝牙模块可传输的特点，将手环的操作便捷与安卓系统手机APP的强大高效结合，突破现有手环的功能单一与智能手机无法为盲人服务的局面。

3.根据权利要求1所述的一种基于安卓系统面向盲人的智能手环，其特征在于，所述智能手环包括语音输入目的地，在手机APP应用GPS语音导航的基础上，辅以智能手环超声波模块测距以避开障碍物，达到更好的为盲人服务的目的。

4.根据权利要求1所述的一种基于安卓系统面向盲人的智能手环，其特征在于，所述智能手环全天候进行人体表征监测功能与按下矩形按钮实施紧急电话功能均考虑到盲人群体的特殊性。

5.根据权利要求1所述的一种基于安卓系统面向盲人的智能手环，其特征在于，所述智能手环包括融合语音识别技术和语音关键字匹配的技术，盲人语音输入日程，手机端接收之后将敏感时间信息标记保存，设置到时自动语音播报备忘录记载内容。

6.根据权利要求1所述的一种基于安卓系统面向盲人的智能手环，其特征在于，所述智能手环采用Arduino硬件与蓝牙4.0模块，加速传感器和振动传感器组合而成。