CN107961145A - 一种用雷达感知环境并进行触觉反馈引导盲人行走的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子技术领域，是一种利用超声波或电磁波发射并接收感知环境，然后用振动或压感等方式反馈至人体，让盲人通过这种反馈感知外部环境，避开障碍物正常行走的方法，确切地说是一种用雷达感知环境并进行触觉反馈引导盲人行走的方法。本发明是通过佩戴于身上的多个方向的雷达对身体外部环境进行实时感应，并将相关信息反馈至控制器，控制器通过该信息判断外部多个方向物体距离，当距离达到预警距离时，控制器驱动与这个方向相应的触觉发生装置通过振动或压感对佩戴者进行触觉反馈提醒，当距离变化物体趋近时，反馈加强，当距离变化趋远时，反馈减弱，若距离超出预警距离侧反馈消失，盲人佩戴者便可以通过这些反馈，用身体的触觉感知外部环境情况，引导自己的行走。

Description

一种用雷达感知环境并进行触觉反馈引导盲人行走的方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，是一种利用超声波或电磁波发射并接收感知环境，然后用振动或压感等方式反馈至人体，让盲人通过这种反馈感知外部环境，避开障碍物正常行走的方法，确切地说是一种用雷达感知环境并进行触觉反馈引导盲人行走的方法。

背景技术

失明人士或弱视人士在行走过程中相当不便，由于视觉问题而无法清楚感知外界环境而不能正常行进。一般在缓慢行走的时候，盲人需要知道以下两方面情况才能够相对自如地向前行进：第一方面是地面凹凸情况；第二方面是水平两米以内，垂直地面以上身高以内的空间情况。对于第一方面，盲人通过训练可以利用脚底触感以及拐杖对地面进行探知，已经可以实现。而对于第二方面，目前尚无方法让盲人对周围空间情况进行感知，盲人目前充其量只能用伸手触摸或者用拐杖在空中晃动来感知周围环境，很不方便。也就是这个原因，对盲人的行走形成了非常大的障碍，使其活动范围有很大的局限。因此，我们需要一种方法，使盲人在行走过程中可以充分感知所处环境，使自己选择正确路线行进。

发明内容

本发明的目的是提供一种用雷达感应环境并进行触觉反馈引导盲人行走的方法，使盲人充分感知所处环境，选择正确的行进路线，亦即提供了一种非常直观及科学的导盲方法。

为了实现上述目的，结合附图说明本发明，本发明采用以下技术方案：触觉导盲器包括有感应触觉单元，盲人通过佩戴于身上的多个方向的雷达对身体外部环境进行实时感应，并将相关信息反馈至控制器，控制器通过该信息判断外部多个方向物体距离，当距离达到预警距离时，控制器驱动与这个方向相应的触觉发生装置通过振动或压感对佩戴者进行触觉反馈提醒，(图1)当距离变化物体趋近时，反馈加强，当距离变化趋远时，反馈减弱，若距离超出预警距离侧反馈消失，盲人佩戴者便可以通过这些反馈，用身体的触觉感知外部环境情况，引导自己的行走。

这种用雷达感知环境并进行触觉反馈引导盲人行走的方法，包括盲人佩戴者本身以及触觉导盲器(图4)。其中，触觉导盲器包括有感应-触觉单元、软性环带(可伸缩)、电源(图2、3)。图中感应-触觉单元为八个，而为了更精确的感应可以将该单元排列得更多，若仅仅考虑前进状态的感知，则最少可减至三个，每个感应-触觉单元包括雷达(内含超声波或电磁波发射器、接收器)、控制器、触觉发生装置(图1)。触觉导盲器中的多个感应-触觉单元和电源由电线相连并固定于软性环带，多个感应-触觉单元相互呈一定角度及距离分布，保证对外部环境360度的感应准确和均匀(图2)。

当盲人佩戴上触觉导盲器如(图4)将环带压贴至身体表面并将其处于工作状态时，固定在软性环带上各个角度的感应-触觉单元内的雷达便开始实时感应外部环境。当外界有物体出现在预警距离以内时，感应-触觉单元里的雷达感应到物体后向控制器作出反馈，控制器驱动触觉发生装置产生振动或压感。当雷达感应到物体的距离不同时，控制器驱动触觉发生装置所产生的振动或压感的程度不同，当距离近时振动或压感强烈，当距离远时振动或压感轻微，当距离大于预警距离时则停止动作，这样盲人就可以通过触觉感知外部物体的远近。同时，由多个雷达360度环绕于盲人佩戴者身上，因此盲人可以通过触觉实时感知外部各个方向物体的距离。通过这样的方法，盲人便能够清楚感知到外部环境中物体的方向和远近了。

当触觉导盲器应用于行走中的场景时，盲人佩戴者会实时动态感应到环带上各个方向的感应-触觉单元产生的振动或者压感，从而感知到行走路线上的各个方向的障碍物，及时调整走进方向和速度，趋吉避害，大大方便了失明人士的日常活动。

本发明具体说是通过让盲人佩戴一个触觉导盲器，上面均匀分布着多个感应-触觉单元10的环带(图4)，该单元内的雷达实时通过超声波或电磁波的发射和反馈感知360度环境的物体分布情况，并向单元内控制器进行反馈，控制器根据反馈从而驱动与盲人身体相应位置接触的触觉发生装置4，盲人通过体表触觉来感知外部环境的情况，从而令盲人具有实时感知外部环境的能力，大大方便盲人的日常活动。

本发明技术特征可概述为：本发明包括使用者本身、触觉导盲器(图4)，其中触觉导盲器包括软性环带、感应-触觉单元(单元包括雷达8、控制器3、触觉发生装置4、电源9以及相连的电线7；多个雷达实时感应外部360度环境情况(个数越多，感应的精度越高)，控制器接收到雷达反馈后驱动相应的触觉发生装置，产生振动或压感的动作，令盲人通过触觉感知相应方向的环境情况，从而引导身体避开阻碍物体，选择安全的行进路线。

附图说明

图1为感应一触觉单元示意简图。

图2为触觉导盲器俯视示意简图。

图3为触觉导盲器的形态示意简图。

图4为盲人佩戴触觉导盲器其中一种状态示意简图。

如图所示，图中各数字表示如下：

1、发射器

2、接收器

3、控制器

4、触觉发生装置

5、盲人佩戴者身体

6、障碍物

7、电线

8、雷达

9、电源

10、感应-触觉单元

11、可伸缩软性环带

12、触觉导盲器

其中图1感应一触觉单元示意简图各数字之间连接关系如下：

其中发射器(1)和接收器(2)组成雷达(8)，雷达(8)和控制器(3)以及触觉发生装置(4)都由电线或者电路板上电路相连接，电源(9)同样是通过电线和以上各部分相连接，雷达(8)通过发射波和反射波感应障碍物(6)，触觉发生装置(4)和盲人佩戴者的身体相接触。

具体实施方式：

由于盲人或弱视人士日常生活特别是在行走过程中无法看到外部环境而非常不便。

本发明提供一种用雷达感应环境并进行触觉反馈引导盲人行走的方法，使盲人充分感知所处环境，选择正确的行进路线，亦即提供了一种非常直观及科学的导盲方法。

本发明是通过佩戴于身上的多个方向的雷达8对身体外部环境进行实时感应，并将相关信息反馈至控制器3，控制器通过该信息判断外部多个方向物体距离，当距离达到预警距离时，控制器驱动与这个方向相应的触觉发生装置4通过振动或压感对佩戴者进行触觉反馈提醒(图1)，当距离变化物体趋近时，反馈加强；当距离变化物体趋远时，反馈减弱，若距离超出预警距离侧反馈消失，盲人佩戴者便可以通过这些反馈，用身体的触觉感知外部环境情况，引导自己的行走。

这种用雷达感知环境并进行触觉反馈引导盲人行走的方法，包括盲人佩戴者5本身以及触觉导盲器12(图4)。其中，触觉导盲器包括有感应-触觉单元10、软性环带11、电源9(图2、3)。图中感应-触觉单元为八个，而为了更精确的感应可以将该单元排列得更多，若仅仅考虑前进状态的感知，则最少可减至三个，每个感应-触觉单元10包括雷达8(内含超声波或电磁波发射器1、接收器2、控制器3、触觉发生装置4(图1)。触觉导盲器12中的多个感应-触觉单元和电源由电线相连并固定于软性环带，多个感应-触觉单元相互呈一定角度及距离分布，保证对外部环境360度的感应准确和均匀(图2)。

当盲人佩戴上触觉导盲器如(图4)将环带压贴至身体表面并将其处于工作状态时，固定在软性环带上各个角度的感应一触觉单元内的雷达便开始实时感应外部环境。

当外界有物体出现在预警距离以内时，感应一触觉单元里的雷达感应到物体后向控制器作出反馈，控制器驱动触觉发生装置产生振动或压感。当雷达感应到物体的距离不同时，控制器驱动触觉发生装置所产生的振动或压感的程度不同，当距离近时振动或压感强烈，当距离远时振动或压感轻微，当距离大于预警距离时则停止动作，这样盲人就可以通过触觉感知外部物体的远近。同时，由多个雷达360度环绕于盲人佩戴者身上，因此盲人可以通过触觉实时感知物体出现的方向。通过这样的方法，盲人便能够清楚感知到外部环境中物体的方向和远近了。

当触觉导盲器应用于行走中的场景时，盲人佩戴者会实时动态感应到环带上各个方向的感应一触觉单元产生的振动或者压感，从而感知到行走路线上的各个方向的障碍物，及时调整走进方向和速度，趋吉避害，大大方便了失明人士的日常活动。

当盲人佩戴上触觉导盲器并收紧让触点均紧贴身体时便可以开启电源使它进入工作状态，当使用者行进中路上出现树木、行人或一些障碍物体时，导盲器感应到物体后便在相应这个方向的贴身处产生振动或压感，提示盲人该方向存在障碍物，若盲人继续向物体靠近，则振动或压感会越来越强烈来提示盲人，受到触觉提示的盲人就能够方便地绕开障碍物继续行进。若外部环境较狭窄、障碍物较多，振动或压感的反馈则是多点的，这时盲人可以通过感觉各个方向反馈的强烈程度，选择没有振动或者振动较弱的方向慢慢行进，最终可以在复杂环境下找到安全的路径前行。经过一段时间的使用后失明人士可以通过触觉的感知在大脑中描绘出一张类似雷达图的画面，使其在行走中非常方便自如。

Claims (3)

1.一种用雷达感知环境并进行触觉反馈引导盲人行走的方法，其特征在于：触觉导盲器包括有感应-触觉单元，盲人通过佩戴于身上的多个方向的雷达对身体外部环境进行实时感应，并将相关信息反馈至控制器，控制器通过该信息判断外部多个方向物体距离，当距离达到预警距离时，控制器驱动与这个方向相应的触觉发生装置通过振动或压感对佩戴者进行触觉反馈提醒，当距离变化物体趋近时，反馈加强，当距离变化趋远时，反馈减弱，若距离超出预警距离侧反馈消失，盲人佩戴者便可以通过这些反馈，用身体的触觉感知外部环境情况，引导自己的行走。

2.根据权利要求1所述的一种用雷达感知环境并进行触觉反馈引导盲人行走的方法，其特征在于：所述触觉导盲器以及包括盲人佩戴者本身，其中触觉导盲器包括有感应-触觉单元，软性环带，电源，感应触觉单元为八个，提高精确度可将该单元排列得更多，前进状态的感知，则最少可减至三个，每个感应-触觉单元包括雷达，内含超声波或电磁波发射器，接收器，控制器，触觉发生装置，触觉导盲器中的多个感应-触觉单元和电源由电线相连并固定于软性环带，多个感应-触觉单元相互呈一定角度及距离分布，保证对外部环境360度的感应准确和均匀。

3.根据权利要求1所述的一种用雷达感知环境并进行触觉反馈引导盲人行走的方法，其特征在于：感应-触觉单元中发射器和接收器组成雷达，雷达和控制器以及触觉发生装置由电线或者电路板上电路相连接，电源通过电线和以上各部分相连接，雷达通过发射波和反射波感应障碍物，触觉发生装置和盲人佩戴者的身体相接触。