CN108309709A - 一种防摔型智能gps盲人导航设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防摔型智能GPS盲人导航设备，包括连接机构、连接线和控制器，固定机构包括套筒和固定组件，固定组件包括两个固定块、驱动电机和驱动轴，控制器的内部还设有中控机构，中控机构包括中央控制模块、电机控制模块、压力检测模块、无线通讯模块、导航模块、语音控制模块、按键控制模块、状态指示模块和工作电源模块，语音控制模块包括语音控制电路，该防摔型智能GPS盲人导航设备中，通过固定机构能够将控制器可靠固定在盲人的手上，从而防止其坠落，提高了导航设备的可靠性；不仅如此，在语音控制电路中，由第一场效应管和第二场效应管组成的差分放大器进行一次前置放大，从而能够提高音频信号输出的功率，提高了导航设备的可靠性。

Description

一种防摔型智能GPS盲人导航设备

技术领域

本发明涉及导航设备领域，特别涉及一种防摔型智能GPS盲人导航设备。

背景技术

GPS盲人导航设备，这款导航系统由两个部分组成，一个目的地选定设备由盲人朋友携带并操作，另一个指路设备则安放在导盲犬把手上。盲人朋友可以通过设备的语音设定协助，确定目的地地点，然后就可以带着导盲犬出门了。导盲犬把手上的指示设备会根据GPS定位讯号，通过振动做出提示，告诉你应该左拐还是右拐。

在现有的GPS导航设备中，当盲人使用的时候，往往会因为和导航犬之间的距离控制不佳，从而使得控制器发生坠落，摔坏控制器；不仅如此，在现有的导航设备中，在其工作的时候，需要进行语音提示，但是往往会因为内部的语音控制电路的音量输出过小，导致了盲人无法听到，这样就降低了导航设备的实用性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种防摔型智能GPS盲人导航设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种防摔型智能GPS盲人导航设备，包括连接机构、连接线和控制器，所述连接机构通过连接线与控制器连接；

其中，连接机构固定在导盲犬的身上，随后盲人手持控制器，通过连接线不仅实现了导航的作用，还是能够实现对导盲犬进行智能化控制。

所述控制器包括外壳、设置在外壳上的控制按键、扬声器和触觉反馈屏、设置在外壳一侧的固定机构；

其中，控制按键，用来便于盲人对导航设备进行控制；扬声器，用于实现导航设备进行语音提示，提高了其实用性；触觉反馈屏，能够实现盲人对控制器进行控制，通过盲文来实现对导航设备的控制。

所述固定机构包括套筒和固定组件，所述套筒的一端设有开口，所述固定组件设置在开口处，所述固定组件包括两个固定块、驱动电机和驱动轴，所述驱动电机与驱动轴传动连接，两个固定块分别设置在开口的两侧，所述驱动轴上设有两端外螺纹，两端外螺纹分别设置在驱动轴上且关于驱动轴的竖向中心轴线对称，两个固定块分别套设在驱动轴的外周，所述固定块的内部设有凹槽，所述凹槽的内部设有内螺纹，所述内螺纹与驱动轴上该段的外螺纹匹配；

其中，盲人将手腕伸入到套筒的内部，随后驱动电机驱动驱动轴转动，驱动轴外周的外螺纹就会与内螺纹发生匹配，就可以实现两个固定块的相对移动，从而就可以控制开口的大小，实现了套筒对盲人的手腕进行收紧处理，从而防止控制器坠落，提高了导航设备的可靠性。

所述控制器的内部还设有中控机构，所述中控机构包括中央控制模块、与中央控制模块连接的电机控制模块、压力检测模块、无线通讯模块、导航模块、语音控制模块、按键控制模块、状态指示模块和工作电源模块，所述中央控制模块为PLC，所述驱动电机与电机控制模块电连接，所述扬声器与语音控制模块电连接，所述控制按键与触觉反馈屏均与按键控制模块电连接。

其中，中央控制模块，用来进行智能化控制的模块，在这里，通过对导航设备中的各个模块进行智能化控制，从而实现了导航设备的智能化运行；电机控制模块，用来实现电机控制的模块，在这里，通过对驱动电机进行控制，实现了套筒的松紧，从而提高了导航设备的使用的可靠性；压力检测模块，用来进行压力检测的模块，在这里，通过对压力传感器的检测数据进行实时采集，从而能够检测到套筒的加紧力度，防止力度过大，影响了盲人的使用体验；无线通讯模块，用来进行无线通讯的模块，在这里，通过与远程终端进行无线数据传输，实现了对路灯的各项数据进行远程传输，提高了其智能化；导航模块，用来实现导航的模块，在这里，通过对GPS定位装置和指路陀螺仪的数据进行采集分析，从而能够对盲人的位置进行实时监控，来对其进行方向的控制和导航；语音控制模块，用来进行语音提示控制的模块，在这里，通过对扬声器进行控制，实现了对相关音频信号的可靠输出，提高了路灯的可靠性；按键控制模块，用来实现按键数据采集的模块，在这里，通过对控制按键的操控信息进行采集，同时对触觉反馈屏的操控信息进行采集，从而能够对盲人的操控需求进行实时采集，从而提高了导航设备的实用性；状态指示模块，用来进行状态指示的模块，在这里，通过对状态指示灯进行控制，从而能够对路灯的相关工作状态进行实时显示，从而提高了路灯的可靠性；工作电源模块，用来提供工作电压的模块，在这里，通过不断提供稳定的工作电压，实现了路灯的可靠工作。

具体的，所述语音控制模块包括语音控制电路，所述语音控制电路包括运放、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管的栅极与第一电阻和第一电容组成的串联电路连接，所述第一场效应管的栅极分别通过第二电容和第二电阻接地，所述第一场效应管的漏极和第二场效应管的漏极均通过第三电阻和第四电阻组成的串联电路外接-15V直流电压电源，所述第一场效应管的源极通过第五电阻和第七电阻组成的串联电路外接+15V直流电压电源，所述第二场效应管的源极通过第六电阻和第七电阻组成的串联电路外接+15V直流电压电源，所述第六电容的一端接地，所述第六电容的另一端分别与第五电阻和第七电阻连接，所述第七电容的一端接地，所述第七电容的另一端分别与第五电阻和第七电阻连接，所述运放的输出端与第八电容连接，所述运放的同相输入端与第二场效应管的源极连接，所述运放的反相输入端与第一场效应管的源极连接，所述运放的同相输入端通过第五电容与运放的反相输入端连接，所述第二场效应管的栅极通过第四电阻和第三电容组成的串联电路接地，所述第四电容与第三电容并联，所述第二场效应管的栅极通过第八电阻和第九电阻组成的串联电路与运放的输出端连接，所述第九电容和第十电容组成的串联电路与第八电阻和第九电阻组成的串联电路并联，所述第九电容与第八电阻并联，所述第九电阻与第十电容并联。

其中，在语音控制电路中，芯片信号经过一个低通滤波器(由第一电阻、第一电容和第二电容组成)，输入到由第一场效应管和第二场效应管组成的差分放大器进行一次前置放大，从而能够提高音频信号输出的功率，随后差分放大器的输出分别输入运放的同相输入端和反相输入端，经过运放进行跟随放大，实现了音频信号的可靠输出。

具体的，所述连接机构包括夹套，所述夹套上还设有状态指示灯，所述状态指示灯与状态指示模块电连接。

具体的，为了能够提高套筒套在盲人手腕上的时候的舒适性，所述套筒的支座材料为硅胶。

具体的，为了提高设备的续航能力，所述控制器的内部还设有蓄电池，所述蓄电池与工作电源模块电连接。

具体的，所述套筒的内壁还设有压力传感器，所述压力传感器与压力检测模块电连接。

具体的，所述外壳的内部还设有GPS定位装置，所述GPS定位装置与导航模块电连接。

具体的，所述外壳的内部还设有指路陀螺仪，所述指路陀螺仪与导航模块电连接。

具体的，所述无线通讯模块包括蓝牙。

具体的，为了提高舒适性，所述套筒上设有若干通气孔。

本发明的有益效果是，该防摔型智能GPS盲人导航设备中，通过固定机构能够将控制器可靠固定在盲人的手上，从而防止其坠落，提高了导航设备的可靠性；不仅如此，在语音控制电路中，由第一场效应管和第二场效应管组成的差分放大器进行一次前置放大，从而能够提高音频信号输出的功率，提高了导航设备的可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的防摔型智能GPS盲人导航设备的结构示意图；

图2是本发明的防摔型智能GPS盲人导航设备的控制器的结构示意图；

图3是本发明的防摔型智能GPS盲人导航设备的固定组件的结构示意图；

图4是本发明的防摔型智能GPS盲人导航设备的系统原理图；

图5是本发明的防摔型智能GPS盲人导航设备的语音控制电路的电路原理图；

图中：1.连接机构，2.状态指示灯，3.连接线，4.控制器，5.外壳，6.控制按键，7.扬声器，8.触觉反馈屏，9.固定机构，10.套筒，11.驱动电机，12.驱动轴，13.固定块，14.中央控制模块，15.电机控制模块，16.压力检测模块，17.无线通讯模块，18.导航模块，19.语音控制模块，20.按键控制模块，21.状态指示模块，22.工作电源模块，23.蓄电池，24.GPS定位装置，25.指路陀螺仪，26.压力传感器，U1.运放，C1.第一电容，C2.第二电容，C3.第三电容，C4.第四电容，C5.第五电容，C6.第六电容，C7.第七电容，C8.第八电容，C9.第九电容，C10.第十电容，R1.第一电阻，R2.第二电阻，R3.第三电阻，R4.第四电阻，R5.第五电阻，R6.第六电阻，R7.第七电阻，R8.第八电阻，R9.第九电阻，R10.第十电阻，VT1.第一场效应管，VT2.第二场效应管。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图5所示，一种防摔型智能GPS盲人导航设备，包括连接机构1、连接线3和控制器4，所述连接机构1通过连接线3与控制器4连接；

其中，连接机构1固定在导盲犬的身上，随后盲人手持控制器4，通过连接线3不仅实现了导航的作用，还是能够实现对导盲犬进行智能化控制。

所述控制器4包括外壳5、设置在外壳5上的控制按键6、扬声器7和触觉反馈屏8、设置在外壳5一侧的固定机构9；

其中，控制按键6，用来便于盲人对导航设备进行控制；扬声器7，用于实现导航设备进行语音提示，提高了其实用性；触觉反馈屏8，能够实现盲人对控制器4进行控制，通过盲文来实现对导航设备的控制。

所述固定机构9包括套筒10和固定组件，所述套筒10的一端设有开口，所述固定组件设置在开口处，所述固定组件包括两个固定块13、驱动电机11和驱动轴12，所述驱动电机11与驱动轴12传动连接，两个固定块13分别设置在开口的两侧，所述驱动轴12上设有两端外螺纹，两端外螺纹分别设置在驱动轴12上且关于驱动轴12的竖向中心轴线对称，两个固定块13分别套设在驱动轴12的外周，所述固定块13的内部设有凹槽，所述凹槽的内部设有内螺纹，所述内螺纹与驱动轴12上该段的外螺纹匹配；

其中，盲人将手腕伸入到套筒10的内部，随后驱动电机11驱动驱动轴12转动，驱动轴12外周的外螺纹就会与内螺纹发生匹配，就可以实现两个固定块13的相对移动，从而就可以控制开口的大小，实现了套筒10对盲人的手腕进行收紧处理，从而防止控制器4坠落，提高了导航设备的可靠性。

所述控制器4的内部还设有中控机构，所述中控机构包括中央控制模块14、与中央控制模块14连接的电机控制模块15、压力检测模块16、无线通讯模块17、导航模块18、语音控制模块19、按键控制模块20、状态指示模块21和工作电源模块22，所述中央控制模块14为PLC，所述驱动电机11与电机控制模块15电连接，所述扬声器7与语音控制模块19电连接，所述控制按键6与触觉反馈屏8均与按键控制模块20电连接。

其中，中央控制模块14，用来进行智能化控制的模块，在这里，通过对导航设备中的各个模块进行智能化控制，从而实现了导航设备的智能化运行；电机控制模块15，用来实现电机控制的模块，在这里，通过对驱动电机11进行控制，实现了套筒10的松紧，从而提高了导航设备的使用的可靠性；压力检测模块16，用来进行压力检测的模块，在这里，通过对压力传感器26的检测数据进行实时采集，从而能够检测到套筒10的加紧力度，防止力度过大，影响了盲人的使用体验；无线通讯模块17，用来进行无线通讯的模块，在这里，通过与远程终端进行无线数据传输，实现了对路灯的各项数据进行远程传输，提高了其智能化；导航模块18，用来实现导航的模块，在这里，通过对GPS定位装置24和指路陀螺仪25的数据进行采集分析，从而能够对盲人的位置进行实时监控，来对其进行方向的控制和导航；语音控制模块19，用来进行语音提示控制的模块，在这里，通过对扬声器7进行控制，实现了对相关音频信号的可靠输出，提高了路灯的可靠性；按键控制模块20，用来实现按键数据采集的模块，在这里，通过对控制按键6的操控信息进行采集，同时对触觉反馈屏8的操控信息进行采集，从而能够对盲人的操控需求进行实时采集，从而提高了导航设备的实用性；状态指示模块21，用来进行状态指示的模块，在这里，通过对状态指示灯2进行控制，从而能够对路灯的相关工作状态进行实时显示，从而提高了路灯的可靠性；工作电源模块22，用来提供工作电压的模块，在这里，通过不断提供稳定的工作电压，实现了路灯的可靠工作。

具体的，所述语音控制模块19包括语音控制电路，所述语音控制电路包括运放U1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第一场效应管VT1和第二场效应管VT2，所述第一场效应管VT1的栅极与第一电阻R1和第一电容C1组成的串联电路连接，所述第一场效应管VT1的栅极分别通过第二电容C2和第二电阻R2接地，所述第一场效应管VT1的漏极和第二场效应管VT2的漏极均通过第三电阻R3和第四电阻R4组成的串联电路外接-15V直流电压电源，所述第一场效应管VT1的源极通过第五电阻R5和第七电阻R7组成的串联电路外接+15V直流电压电源，所述第二场效应管VT2的源极通过第六电阻R6和第七电阻R7组成的串联电路外接+15V直流电压电源，所述第六电容C6的一端接地，所述第六电容C6的另一端分别与第五电阻R5和第七电阻R7连接，所述第七电容C7的一端接地，所述第七电容C7的另一端分别与第五电阻R5和第七电阻R7连接，所述运放U1的输出端与第八电容C8连接，所述运放U1的同相输入端与第二场效应管VT2的源极连接，所述运放U1的反相输入端与第一场效应管VT1的源极连接，所述运放U1的同相输入端通过第五电容C5与运放U1的反相输入端连接，所述第二场效应管VT2的栅极通过第四电阻R4和第三电容C3组成的串联电路接地，所述第四电容C4与第三电容C3并联，所述第二场效应管VT2的栅极通过第八电阻R8和第九电阻R9组成的串联电路与运放U1的输出端连接，所述第九电容C9和第十电容C10组成的串联电路与第八电阻R8和第九电阻R9组成的串联电路并联，所述第九电容C9与第八电阻R8并联，所述第九电阻R9与第十电容C10并联。

其中，在语音控制电路中，芯片信号经过一个低通滤波器(由第一电阻R1、第一电容C1和第二电容C2组成)，输入到由第一场效应管VT1和第二场效应管VT2组成的差分放大器进行一次前置放大，从而能够提高音频信号输出的功率，随后差分放大器的输出分别输入运放U1的同相输入端和反相输入端，经过运放U1进行跟随放大，实现了音频信号的可靠输出。

具体的，所述连接机构1包括夹套，所述夹套上还设有状态指示灯2，所述状态指示灯2与状态指示模块21电连接。

具体的，为了能够提高套筒10套在盲人手腕上的时候的舒适性，所述套筒10的支座材料为硅胶。

具体的，为了提高设备的续航能力，所述控制器4的内部还设有蓄电池23，所述蓄电池23与工作电源模块22电连接。

具体的，所述套筒10的内壁还设有压力传感器26，所述压力传感器26与压力检测模块16电连接。

具体的，所述外壳5的内部还设有GPS定位装置24，所述GPS定位装置24与导航模块18电连接。

具体的，所述外壳5的内部还设有指路陀螺仪25，所述指路陀螺仪25与导航模块18电连接。

具体的，所述无线通讯模块17包括蓝牙。

具体的，为了提高舒适性，所述套筒10上设有若干通气孔。

与现有技术相比，该防摔型智能GPS盲人导航设备中，通过固定机构9能够将控制器4可靠固定在盲人的手上，从而防止其坠落，提高了导航设备的可靠性；不仅如此，在语音控制电路中，由第一场效应管VT1和第二场效应管VT2组成的差分放大器进行一次前置放大，从而能够提高音频信号输出的功率，提高了导航设备的可靠性。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种防摔型智能GPS盲人导航设备，其特征在于，包括连接机构、连接线和控制器，所述连接机构通过连接线与控制器连接；

所述控制器包括外壳、设置在外壳上的控制按键、扬声器和触觉反馈屏、设置在外壳一侧的固定机构；

所述固定机构包括套筒和固定组件，所述套筒的一端设有开口，所述固定组件设置在开口处，所述固定组件包括两个固定块、驱动电机和驱动轴，所述驱动电机与驱动轴传动连接，两个固定块分别设置在开口的两侧，所述驱动轴上设有两端外螺纹，两端外螺纹分别设置在驱动轴上且关于驱动轴的竖向中心轴线对称，两个固定块分别套设在驱动轴的外周，所述固定块的内部设有凹槽，所述凹槽的内部设有内螺纹，所述内螺纹与驱动轴上该段的外螺纹匹配；

所述控制器的内部还设有中控机构，所述中控机构包括中央控制模块、与中央控制模块连接的电机控制模块、压力检测模块、无线通讯模块、导航模块、语音控制模块、按键控制模块、状态指示模块和工作电源模块，所述中央控制模块为PLC，所述驱动电机与电机控制模块电连接，所述扬声器与语音控制模块电连接，所述控制按键与触觉反馈屏均与按键控制模块电连接。

2.如权利要求1所述的防摔型智能GPS盲人导航设备，其特征在于，所述语音控制模块包括语音控制电路，所述语音控制电路包括运放、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管的栅极与第一电阻和第一电容组成的串联电路连接，所述第一场效应管的栅极分别通过第二电容和第二电阻接地，所述第一场效应管的漏极和第二场效应管的漏极均通过第三电阻和第四电阻组成的串联电路外接-15V直流电压电源，所述第一场效应管的源极通过第五电阻和第七电阻组成的串联电路外接+15V直流电压电源，所述第二场效应管的源极通过第六电阻和第七电阻组成的串联电路外接+15V直流电压电源，所述第六电容的一端接地，所述第六电容的另一端分别与第五电阻和第七电阻连接，所述第七电容的一端接地，所述第七电容的另一端分别与第五电阻和第七电阻连接，所述运放的输出端与第八电容连接，所述运放的同相输入端与第二场效应管的源极连接，所述运放的反相输入端与第一场效应管的源极连接，所述运放的同相输入端通过第五电容与运放的反相输入端连接，所述第二场效应管的栅极通过第四电阻和第三电容组成的串联电路接地，所述第四电容与第三电容并联，所述第二场效应管的栅极通过第八电阻和第九电阻组成的串联电路与运放的输出端连接，所述第九电容和第十电容组成的串联电路与第八电阻和第九电阻组成的串联电路并联，所述第九电容与第八电阻并联，所述第九电阻与第十电容并联。

3.如权利要求1所述的防摔型智能GPS盲人导航设备，其特征在于，所述连接机构包括夹套，所述夹套上还设有状态指示灯，所述状态指示灯与状态指示模块电连接。

4.如权利要求1所述的防摔型智能GPS盲人导航设备，其特征在于，所述套筒的支座材料为硅胶。

5.如权利要求1所述的防摔型智能GPS盲人导航设备，其特征在于，所述控制器的内部还设有蓄电池，所述蓄电池与工作电源模块电连接。

6.如权利要求1所述的防摔型智能GPS盲人导航设备，其特征在于，所述套筒的内壁还设有压力传感器，所述压力传感器与压力检测模块电连接。

7.如权利要求1所述的防摔型智能GPS盲人导航设备，其特征在于，所述外壳的内部还设有GPS定位装置，所述GPS定位装置与导航模块电连接。

8.如权利要求1所述的防摔型智能GPS盲人导航设备，其特征在于，所述外壳的内部还设有指路陀螺仪，所述指路陀螺仪与导航模块电连接。

9.如权利要求1所述的防摔型智能GPS盲人导航设备，其特征在于，所述无线通讯模块包括蓝牙。

10.如权利要求1所述的防摔型智能GPS盲人导航设备，其特征在于，所述套筒上设有若干通气孔。