CN106420285A - 一种手持导盲设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于应急设备领域，提供了一种手持导盲设备，包括：手杖本体；设于所述手杖本体上，对路况进行探测的激光雷达系统；与所述激光雷达系统通信连接，将所述激光雷达系统探测到的被测物体的位置信息进行处理，并形成导航信号的控制器；以及根据所述控制器的导航指令输出提示信息的导航装置。本发明实施例提供的手持导盲设备，通过激光雷达系统对周围路况进行探测，并将所所探测到的被测物体位置信息经控制器进行处理，生成并发送导航信息至导航装置，以通过导航装置向用户播放输出导航信息，该手持导盲装置获取的数据精度高，使用可靠性强，用户能够根据该导航信息有效避开障碍物，保障了用户在行进过程中的安全。

Description

一种手持导盲设备

技术领域

本发明属于应急设备领域，尤其涉及一种手持导盲设备

背景技术

据相关机构调查，中国目前约有盲人1000万，占世界盲人总数的18％，而且未来有持续增加的趋势，到2020年，中国盲人数量预估可达5000万。盲人作为社会上的一个特殊群体，需要社会给予他们更多的关爱和照顾，使他们能够更好的独立生活。如何安全行走，是盲人生活中面临的最大问题。

现有技术中，手持导盲设备通常由自动传感器、拐杖体、控制电路、拐杖把和橡胶体等部件组合而成，通过自动传感器捕捉路面的坑洼或障碍物，在发现危险时，可通过佩戴于用户手上的震动环震动提醒用户前方方向有危险。此外，手持导盲设备上还装有语音装置，会在探测到危险情况时通过语音装置“告诉”使用者，让其选择合适的路径。

但是，现有技术中，手持导盲装置装配复杂，且使用一般传感器作为探测手段时，数据精度不高，探测距离和探测范围有限，可靠性不高。

发明内容

本发明实施例提供一种手持导盲设备，旨在解决现有技术中手持导盲装置装配复杂，数据精度不高，探测距离和探测范围有限，可靠性不高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种手持导盲设备，包括：

手杖本体；

设于所述手杖本体上，对路况进行探测的激光雷达系统；

与所述激光雷达系统通信连接，将所述激光雷达系统探测到的被测物体的位置信息进行处理，并形成导航信号的控制器；以及

根据所述控制器的导航指令输出提示信息的导航装置。

本发明提供的一种手持导盲设备，通过激光雷达系统对周围路况进行探测，并将所探测到的被测物体距离信息经控制器进行处理，生成并发送导航信息至导航装置，以通过导航装置向用户播放输出导航信息，该手持导盲装置获取的数据精度高，使用可靠性强，用户能够根据该导航信息有效避开障碍物，保障了用户在行进过程中的安全。

附图说明

图1是本发明实施例提供的手持导盲设备的结构图；

图2是本发明实施例提供的手持导盲设备的功能模块图；

图3是本发明实施例提供的手持导盲设备的工作原理图；

图4是本发明实施例提供的激光雷达系统的功能模块图；

图5是本发明实施例提供的TOF激光雷达结构图；

图6是本发明实施例提供的结构光激光雷达结构图；

图7是本发明实施例提供的激光雷达系统的第二激光雷达装置的功能模块图；

图8是本发明实施例提供的控制器的功能模块图；

图9是本发明实施例提供的手持导盲设备的手杖本体结构图；

图10是本发明实施例提供的具有定位与应急报警功能的手持导盲设备的功能模块图。

具体实施方式

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。

本发明实施例中所述的方向，均是以指手持导盲设备正常使用时的状态作为参考基准。

本发明实施例提供的一种手持导盲设备，通过激光雷达系统、控制器、导航装置相互之间通信连接，并通过激光雷达系统对周围路况进行探测，将所探测到的被测物体距离信息经控制器进行处理，生成并发送导航信息至导航装置，以通过导航装置向用户播放输出导航信息，该手持导盲装置获取的数据精度高，使用可靠性强，用户能够根据该导航信息有效避开障碍物，保障了用户在行进过程中的安全。

以下结合实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1和2所示，在本发明实施例中，一种手持导盲设备10，包括：手杖本体100；设于手杖本体100上，对路况进行探测的激光雷达系统200；与激光雷达系统200通信连接，将激光雷达系统200探测到的被测物体的距离信息进行处理，并形成导航信号的控制器300；以及与控制器300通信连接，并根据控制器300的导航指令输出提示信息的导航装置400。其中，手杖本体100可为拐杖，通常具有杖柄与杖杆；本发明中激光雷达系统200设于手杖本体100上，当用户持手杖本体100前进时，可通过激光雷达系统200对用户前方及周边的环境进行探测。

在本发明实施例中，上述提示信息可以为语音提示信息、振动提示信息、触觉反馈提示信息中的一种或多种组合。

在本发明实施例中，通过激光雷达系统200、控制器300、导航装置400相互之间通信连接，并通过激光雷达系统200对周围路况进行探测，将所探测到的被测物体距离信息经控制器300进行处理，生成并发送导航信息至导航装置400，以通过导航装置400向用户播放输出导航信息，该手持导盲装置获取的数据精度高，使用可靠性强，用户能够根据该导航信息有效避开障碍物，保障了用户在行进过程中的安全。

在本发明实施例中，激光雷达系统200与手杖本体100可通过可拆卸的方式连接，连接方式可以为插接、卡接、粘贴或磁吸等，可拆卸的连接方式便于激光雷达装置的维护与更换。

在本发明实施例中，上述激光雷达系统200、控制器300，及导航装置400之间的通信连接方式可以为无线连接方式或者有线连接方式，其中，无线连接方式可以为蓝牙、WIFI、ZigBee、红外线、声波或射频中的一种或多种组合，具体可以根据用户的实际需求或者实际的应用场景灵活配置。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，通过激光雷达系统200对用户周围环境状况进行扫描探测，用户周围环境状况如障碍物、路面起伏等被测物体，将激光雷达系统200扫描探测的环境状况信息传输至控制器300，并进行数据处理，具体处理包括：对用户与障碍物之间的相对距离信息，用户与障碍物之间的相对方位信息，用户与障碍物之间的相对速度信息，障碍物位置信息的分析处理，同时，将系统分析决策的结果通过控制器300转换成导航信号，并将该导航信号通过无线或有线的方式传输至导航装置400进行播放输出，用户在接收到提示信息自主判断产生相应的行动，避免在行进过程中发生意外，装配简单，操作方便，可靠性高，确保了用户在行进过程中的安全。

如图4、5和6所示，在本发明实施例中，激光雷达系统200包括：可沿水平方向进行360度扫描探测的第一激光雷达装置210，该第一激光雷达装置210通过激光发射与返回的时间差来测量被测物体的距离信息；以及可通过结构光对前进方向的路况进行探测的第二激光雷达装置220，该结构光的光束平面与第一激光雷达装置210的扫描平面呈一定的夹角。其中，第一激光雷达装置210探测被测物体的距离信息以手杖本体100处于正常使用状态作为参考基准，如，手杖本体100处于直立状态。

在本发明实施例中，上述结构光的光束平面为通过激光器发出激光，经过设于第二激光雷达装置220内的柱面镜汇聚成的线性激光。

在本发明的一个实施例中，如图5所示，第一激光雷达装置210可为一种基于TOF(Time of Flight，飞行时间)原理的TOF激光雷达，安装在模块的上方，通过计算调制激光发射和返回的时间差得到光程进而得到测量物体的距离信息，可对用户周围环境状况进行360度全方位扫描探测，并获取预设范围的二维平面内被测物体与用户的相对距离信息和被测物体的方位信息，测量频率高，数据更新速率快，同时，还可通过单线或者多线的方式进行扫描探测，装配简单，使用方便，实用性和实时性强。其中，第一激光雷达装置210不仅限于TOF激光雷达，还可以为其他类型激光雷达，例如，基于三角测距原理的激光雷达，均可以任意组合替换，以实现同样的作用效果。

在本发明实施例中，上述预设范围的大小可根据用户需要或应用场景的需求进行调节，例如：用户周围100米内、用户周围150米内、或者用户周围200米内，具体不作限制。

在本发明的一个实施例中，如图6所示，第二激光雷达装置220可为结构光激光雷达；该结构光激光雷达可通过激光器发出激光，经过设于该结构光激光雷达内的透镜汇聚成光束平面，可探测前进方向预设范围内的物体信息，探测精度高，装配简单，使用方便。

在本发明实施例中，上述前进方向预设范围的大小可根据用户需要或应用场景的需求进行调节，例如：用户周围2米内、用户周围4米内、或者用户周围6米内，具体不作限制。

作为本发明实的一个优选实施例，结构光的光束平面与第一激光雷达装置210的扫描平面可呈0度～90度的夹角。在0度～90度的夹角时，结构光的光束平面与第一激光雷达装置210的扫描平面可在用户前进方向形成扫描探测区域，进而可对该扫描探测区域内物体进行扫描探测，确保了用户在行进过程中的安全。

进一步的，结构光的光束平面与第一激光雷达装置210的扫描平面可呈20度～80度的夹角。在20度～80度的夹角时，结构光的光束平面与第一激光雷达装置210的扫描平面在用户前进方向形成的探测区域面积较大，扫描探测范围较广，扫描探测距离较远，能够获取较远位置的被测物体信息，进一步提高了用户在行进过程中的安全。

更进一步的，结构光的光束平面与第一激光雷达装置210的扫描平面可呈30度～45度的夹角。在30度～45度的夹角时，结构光的光束平面与第一激光雷达装置210的扫描平面在用户前进方向形成的扫描探测区域面积更大，扫描探测范围更广，扫描探测距离更远，能够获取更远位置的被测物体信息，更进一步的提高了用户在行进过程的安全。

在本发明实施例中，激光雷达系统200设于手杖本体100上的安装位置可以进行适当的调整以达到同样的扫描探测效果，具体安装位置不进行限定。

如图7所示，在本发明实施例中，第二激光雷达装置220包括：控制各部件间进行协调工作的信号处理模块221；由信号处理模块221控制，产生结构光的结构光发射模块222；以及对被测物体发射来的结构光反射信号进行采集，并将所述结构光反射信号传输至信号处理模块221的图像采集模块223；其中，信号处理模块221对来至图像采集模块223所采集的位置信息进行处理，利用三角测距原理得到结构光照射范围内的被测物体的位置信息。

在本发明实施例中，第二激光雷达装置220的出射光呈现一定的夹角。

作为本发明实的一个优选实施例，第二激光雷达装置220出射光的夹角为0°～180°。第二激光雷达装置220所发射的激光可在用户前进方向形成的探测区域，该探测区域范围合理，对物体信息探测精度高，确保了用户在行进过程中的安全。

进一步的，第二激光雷达装置220的出射光夹角为10°～120°。第二激光雷达装置220所发射的激光在用户前进方向形成的探测区域范围更合理，对物体信息探测精度更高，进一步提高了用户在行进过程中的安全。

更进一步的，第二激光雷达装置220的出射光夹角为60°～110°。第二激光雷达装置220所发射的激光在用户前进方向形成的探测区域范围更为合理，对物体信息探测精度更加高，更进一步的提高了用户在行进过程的安全。

如图8所示，在本发明实施例中，控制器300包括：数据接收模块310，与激光雷达系统200通信，接收激光雷达系统200发送的被测物体的距离信息；数据处理模块320，与数据接收模块310通信，将上述被测物体的距离信息进行处理，形成导航指令；数据转换模块330，与数据处理模块320通信，将上述导航指令转换为导航装置400可识别的导航信号；以及，信号传输模块340，与数据转换模块330通信，将所述导航信号传输至导航装置400。

在本发明实施例中，通过数据接收模块310接收激光雷达系统200发送的被测物体位置信息，并将上述被测物体位置信息输出至数据处理模块320，数据处理模块320对上述被测物体位置信息进行分析处理，形成导航指令，数据转换模块330将上述导航指令转换为导航装置400可识别的导航信号，并输出至信号输出模块340，同时，信号输出模块340接收上述导航信号，并将该导航信号传输至导航装置400进行播放输出，用户接收到提示信息后进行自主判断产生相应的行动，避免发生事故。

如图9所示，在本发明的一个实施例中，手杖本体100具有：固定第一激光雷达装置210的第一固定结构130；固定第二激光雷达装置220的第二固定结构140；以及中空的内部结构。其中，中空的内部结构用于第一激光雷达装置210与第二激光雷达装置220的线路通过，以便激光雷达系统200与控制器300进行通信连接。

如图10所示，在本发明实施例中，手持导盲设备10还包括：可对手持导盲设备10进行定位的定位模块500，以及可获取所述定位模块的定位信息，并将所述定位信息发送至后台服务器或相关联的终端设备上的无线通信模块600。其中，定位模块500可为GPS定位装置。

在本发明实施例中，可通过定位模块500对手持导盲设备10进行实时定位获取手持导盲设备10当前位置信息，无线通信模块600将该当前位置信息通过无线通信的方式发送至后台服务器或相关联的终端设备，以便用户家人知晓用户当前位置信息，并且在用户发生事故时，可提供用户当前位置信息便于及时施救，进一步确保了用户的安全。

作为在本发明的一个优选实施例，手持导盲设备10上还设有振动感应模块700。

在本发明实施例中，振动感应模块700通过接收控制器300输出的导航信号，并所述导航信号控制手杖本体100进行振动，以使用户在外界嘈杂的环境下依然可以及时感知周围环境信息，进一步确保了用户安全。

作为本本发明的一个优选实施例，手持导盲设备10还包括：设于手杖本体100上的应急灯800，该应急灯800可以为照明灯。

在本发明实施例中，当在无光或光线不好的情况下，可通过应急灯700提醒周围行人，避免发生碰撞，确保用户安全。

作为本发明的一个优选实施例，手持导盲设备10还包括：设于手杖本体100上的反光膜900，该反光膜900可以为荧光薄膜。

在本发明实施例中，当用户在行进过程中遇有车辆照射时，可通过反光膜800反射车辆照射光线进行反光警示提醒，避免发生意外事故，确保用户安全。

作为本发明的一个优选实施例，手持导盲设备10上还设有防水结构，确保该手持导盲设备10在雨雪天气下能够正常使用。其中，该防水结构可以为防水透气膜。

在本发明实施例中，导航装置400的导航方式可为语音导航、触觉反馈导航、及振动导航中的一种或多种，其中，导航装置400可以为音频播放设备，触觉反馈导航设备、及振动传感设备的一种或多种。

例如，当该导航装置的导航方式为语音导航时，该导航装置可以为音频播放设备，例如，蓝牙耳机，通过激光雷达系统200对盲人周围环境状况进行扫描探测，并通过控制器300将激光雷达系统扫描到的环境状况信息进行相应的系统分析处理，具体包括：对用户与障碍物之间的相对距离信息，用户与障碍物之间的相对方位信息，用户与障碍物之间的相对速度信息，障碍物位置信息的分析处理，将系统分析决策的结果转换成蓝牙耳机可识别的语音信号，并将上述语音信号传递给蓝牙耳机进行语音播报，盲人听到语音提示后进行自主判断产生相应的行动，防止意外的发生，大大提高了用户的安全性。

在本发明实施例中，手持导盲设备10上还设有保证整个装置能够正常工作的供电装置。

上述发明实施例提供的一种手持导盲设备，通过激光雷达系统、控制器、导航装置相互之间通信连接，并通过激光雷达系统对周围路况进行探测，将所探测到的被测物体位置信息经控制器进行处理，生成并发送导航信息至导航装置，以通过导航装置向用户播放输出导航信息，该手持导盲装置获取的数据精度高，使用可靠性强，用户能够根据该导航信息有效避开障碍物，保障了用户在行进过程中的安全。

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 (10)

1.一种手持导盲设备，其特征在于，包括：

手杖本体；

设于所述手杖本体上，对路况进行探测的激光雷达系统；

与所述激光雷达系统通信连接，将所述激光雷达系统探测到的被测物体的位置信息进行处理，并形成导航信号的控制器；以及

根据所述控制器的导航指令输出提示信息的导航装置。

2.如权利要求1所述的手持导盲设备，其特征在于，所述激光雷达系统包括可沿水平方向进行360度扫描探测的第一激光雷达装置，所述第一激光雷达装置通过激光发射与返回的时间差来测量被测物体的位置信息；以及

可通过结构光对前进方向的路况进行探测的第二激光雷达装置，所述结构光的光束平面与所述第一激光雷达装置的扫描平面呈一定的夹角。

3.如权利要求2所述的手持导盲设备，其特征在于，所述结构光的光束平面与所述第一激光雷达装置的扫描平面的夹角为20～80度。

4.如权利要求2所述的手持导盲设备，其特征在于，所述第二激光雷达装置包括：

控制各部件间进行协调工作的信号处理模块；

由所述信号处理装置控制，产生结构光的结构光发射模块；以及

对被测物体发射来的结构光反射信号进行采集，并将所述结构光反射信号信息传输至所述信号处理模块；

所述信号处理模块对来至所述图像采集模块的所述位置信息进行处理，利用三角测距原理得到结构光照射范围内的所述被测物体的位置信息。

5.如权利要求4所述的手持导盲设备，其特征在于，所述第二激光雷达装置的镜头法向与所述第一激光雷达装置的扫描平面呈一定的夹角，并指向地面。

6.如权利要求5所述的手持导盲设备，其特征在于，所述第二激光雷达出射光的夹角为10～120度。

7.如权利要求2所述的手持导盲设备，其特征在于，所述控制器包括：

数据接收模块，接收所述激光雷达系统发送的被测物体的位置信息；

数据处理模块，将所述被测物体的位置信息进行处理，形成导航指令；

数据转换模块，将所述导航指令转换为所述导航装置可识别的导航信号；以及

将所述导航信号输出至所述导航装置的信号传输模块。

8.如权利要求2所述的手持导盲设备，其特征在于，所述手杖本体具有：固定所述第一激光雷达装置的第一固定结构；固定所述第二激光雷达装置的第二固定结构；以及中空的内部结构，用于所述第一激光雷达装置与第二激光雷达装置的线路通过，以与所述控制器连接。

9.如权利要求1所述的手持导盲设备，其特征在于，还包括：

可对所述手持导盲设备进行定位的定位模块；以及

可获取所述定位模块的定位信息，并将所述定位信息发送至后台服务器或相关联的终端设备上的无线通信模块。

10.如权利要求1所述的手持导盲设备，其特征在于，所述导航装置的导航方式为语音导航、触觉反馈导航，及振动导航中的一种或多种组合。