CN108519779A - 一种用于盲人导航的智能飞行跟随器 - Google Patents

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    • G05D1/12—Target-seeking control
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
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Abstract

本发明公开了一种用于盲人导航的智能飞行跟随器，包括：摄像头模块，获取图像或视频，对所述图像或视频进行分析，提取其中的人体外貌生物特征以及环境要素，并根据存储的目标用户的人体外貌生物特征，确认其中的目标用户，以及环境要素中的路况标识；避障模块，检测所述智能飞行跟随器四周的障碍物；飞行模块，接收所述避障模块的数据，驱动所述智能飞行跟随器避开障碍物跟随目标用户飞行；语音模块，接收所述摄像头模块的所述路况标识，并播报给目标用户；系统处理器模块，处理各个模块的实时数据及输出控制信号。本发明解放了盲人的双手，提供了一种想走就走的出行方式。

Description

一种用于盲人导航的智能飞行跟随器
技术领域
本发明涉及无人机飞行跟踪技术领域，尤其涉及一种用于盲人导航的智能飞行跟随器。
背景技术
无人机用于航拍已经得到广泛应用，目前已有跟踪目标对象来进行拍摄的无人机，其主要原理是利用视觉跟踪系统，通过拍摄装置判断和识别目标对象，然后根据识别目标对象的移动轨迹来实现航迹追踪，跟随拍摄技术相当成熟。但是除此以外，其他功能扩展得不够多，应用范围较窄。
现有的盲人导航常用的东西是导航犬、探测手杖等，这些导航装置没有智能化功能，导航效果并不理想，对盲人的导航非常有限，更谈不上让盲人与周围环境的良好感知与信息交流。
因此，如何提供一种用于盲人导航的智能飞行跟随器是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中的问题，提出一种用于盲人导航的智能飞行跟随器，包括：
摄像头模块，获取图像或视频，对所述图像或视频进行分析，提取其中的人体外貌生物特征以及环境要素，并根据存储的目标用户的人体外貌生物特征，确认其中的目标用户，以及环境要素中的路况标识；
避障模块，检测所述智能飞行跟随器四周的障碍物；
飞行模块，接收所述避障模块的数据，驱动所述智能飞行跟随器避开障碍物跟随目标用户飞行；
语音模块，接收所述摄像头模块的所述路况标识，并播报给目标用户；
系统处理器模块，处理各个模块的实时数据及输出控制信号。
在一个具体实施例中，所述避障模块包括超声波模块，所述超声波模块具有至少5个超声波装置，分别识别所述智能飞行跟随器四周以及下方的障碍物。还可以包括雷达装置，识别所述智能飞行跟随器上方的障碍物。
优选的，所述超声波装置之间的超声波频段不同。
优选的，还包括无线传输模块和导航定位模块，所述无线传输模块将所述语音模块的语音发送至目标用户所持有的智能终端上或蓝牙耳机上；将所述智能飞行跟随器的飞行数据发送给远程服务器。导航定位模块接收目标用户输入的目的地，配合摄像头模块和语音模块，语音指引目标用户根据路况标识前往所述目的地。
在本技术方案中，所述飞行模块包括容纳各模块的机身、设于机身内的供电电池、安装在机身的机臂上的矢量驱动装置，安装在所述矢量驱动装置上的旋翼装置，以及接收目标用户的输入指令对所述矢量驱动装置和旋翼装置进行控制的飞行控制系统。
优选的，所述机身上安装着保护旋翼装置的防护网。
本发明相比较于红外线探测的技术，解除了红外线探测只能在室内进行、阳光下易误动作的限制，而且本发明将摄像头模块、导航定位模块以及语音模块结合在一起，可以以语音的方式智能得引导目标用户到达其目的地，是的目标用户可以适当解放双手，不再完全靠拐杖等这种方式来出行。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明采集目标用户人体外貌特征的流程图；
图3为本发明的避障流程图；
图4为本发明路况标识识别流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提出的用于盲人导航的智能飞行跟随器，包括系统处理器模块、摄像头模块、避障模块、飞行模块、语音模块、导航定位模块、无线传输模块这几大模块。
系统处理器模块处理各个模块的实时数据及输出控制信号。
摄像头模块可以获取图像或视频，在前期建立相应的数据库时，可以获取需要跟随的目标用户的人体外貌生物特征，以俯视图为基准，包括不限于（头部、人脸、面部皮肤、耳朵、肩膀、腿及足，测量轮廓等尺寸）数据，采集目标用户的生物图像信息。在后期具体使用时，即在导航盲人的过程中，实时获取图像或视频，对图像或视频进行分析，提取其中的人体外貌生物特征以及环境要素，并根据存储的目标用户的人体外貌生物特征，确认其中的目标用户，以及环境要素中的路况标识。具体路况标识的识别流程请参照图4。本发明识别其中任意一种人体外貌特征，若能匹配上，则确认其为目标用户。本发明所指的路况标识包括但不限于盲道、人行横道以及红绿灯等。在首次识别到目标用户时，系统处理器模块还可以控制语音模块进行相应的语音播报，以便目标用户确认自己已被该智能飞行跟随器确认跟随。
避障模块具体包括了5个超声波装置和一个雷达装置，其中4个超声波装置分别识别四周及斜下方障碍物及距离测试，第5个超声波装置识别正下方区域内障碍物及距离测试，路面平坦性检测，分析检测识别接收的信息中，反应路面不平坦形态的超声波回波的变化及台阶、立柱等信息。各超声波装置设置不同的超声频段，可以避免相互干扰，超声波模块合理布置，有效消除了超声波传感器的检测盲区。雷达装置则识别智能飞行跟随器上方的障碍物及距离测试。通过避障模块可以检测智能飞行跟随器四周的障碍物，使得
飞行模块包括容纳各模块的机身、设于机身内的供电电池、安装在机身的机臂上的矢量驱动装置，安装在所述矢量驱动装置上的旋翼装置，以及接收目标用户的输入指令对所述矢量驱动装置和旋翼装置进行控制的飞行控制系统，其中飞行控制系统接收避障模块的数据，驱动智能飞行跟随器避开障碍物跟随目标用户飞行，机身上可以安装保护旋翼装置的防护网。其中，机身的四个机臂上向外的顶端分别安装着识别四周及斜下方障碍物的四个超声波装置。机身的中心顶部安装着雷达装置，雷达装置的天线呈150度角（与垂直面呈75度角）向上安装。机身的中心底部安装着第5个超声波装置及摄像头模块。
语音模块主要是进行语音播报，例如接收摄像头模块的路况标识，并播报给目标用户，在确认目标用户时，给予相应的语音提醒等。
导航定位模块在现有的无人机中比较少见，而发明将导航定位模块引用进来，并且结合了语音模块、摄像头模块，它收目标用户输入的目的地，配合摄像头模块和语音模块，语音指引目标用户根据路况标识前往所述目的地。
无线传输模块主要是用于与目标用户进行沟通，以及与远程的服务器之间进行数据传输，例如，目标用户可以使用手机或蓝牙耳机，无线传输模块将语音模块的语音发送至目标用户的手机上或蓝牙耳机上，将手机替换为其他智能终端也可以。还可以将智能飞行跟随器的飞行数据发送给远程服务器。
如图2所示，使用时，先采集用户信息，把该智能飞行跟随器平放，按启动键，飞行模块的螺旋桨开始由慢到快旋转升空，悬停在2.5-3M位置，摄像头模块捕捉用户位置，超声波模块测试距离，本智能飞行跟随器作位置修正，等待用户指示，用户发出语音或（通过APP操作）语音提示开始指令，本智能飞行跟随器发出信息采集提示音，本智能飞行跟随器即围绕用户转动一圈，信息采集成功，报警模块输出“哔哔”提示音。
当用户开始移动时，第5个超声波装置的回波发生变化，摄像头模块捕捉用户的轮廓开始变化，将间隔一定帧数的图像进行比较，判断目标用户的运动状态，系统处理器模块输出给飞行模块，跟随器开始按用户的轨迹移动；当用户不再移动，智能飞行跟随器则悬停停止。用户再次移动，则重复整个跟踪移动过程。
如图3所示，此外，用户在移动过程中，雷达探测前方有障碍物时，避障模块的雷达收到的回波频率发生变化，判定障碍物的距离，移动过程中产生的发射微波的方向和仰角，来判定障碍物的位置，小于安全距离，本装置矢量驱动开始减速，下降到安全距离，最低离用户头顶0.2M位置避让，控制模块输出相应的驱动控制信号，智能跟随器开始转向，转向方向则根据图像生物识别检测到用户轨迹的方向移动。
应当理解的是，上述针对具体实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种用于盲人导航的智能飞行跟随器，其特征在于，包括：
摄像头模块，获取图像或视频，对所述图像或视频进行分析，提取其中的人体外貌生物特征以及环境要素，并根据存储的目标用户的人体外貌生物特征，确认其中的目标用户，以及环境要素中的路况标识；
避障模块，检测所述智能飞行跟随器四周及上下方的障碍物；
飞行模块，接收所述避障模块的数据，驱动所述智能飞行跟随器避开障碍物跟随目标用户飞行；
语音模块，接收所述摄像头模块的所述路况标识，并播报给目标用户；
系统处理器模块，处理各个模块的实时数据及输出控制信号。
2.如权利要求1所述的智能飞行跟随器，其特征在于,所述避障模块包括超声波模块，所述超声波模块具有至少5个超声波装置，分别识别所述智能飞行跟随器四周以及下方的障碍物。
3.如权利要求2所述的智能飞行跟随器，其特征在于，所述避障模块还包括雷达装置，识别所述智能飞行跟随器上下方的障碍物。
4.如权利要求2所述的智能飞行跟随器，其特征在于，所述超声波装置之间的超声波频段不同。
5.如权利要求1所述的智能飞行跟随器，其特征在于，还包括无线传输模块，所述无线传输模块将所述语音模块的语音发送至目标用户所持有的智能终端上或蓝牙耳机上；将所述智能飞行跟随器的飞行数据发送给远程服务器。
6.如权利要求1所述的智能飞行跟随器，其特征在于，还包括导航定位模块，接收目标用户输入的目的地，配合摄像头模块和语音模块，语音指引目标用户根据路况标识前往所述目的地。
7.如权利要求1所述的智能飞行跟随器，其特征在于，所述飞行模块包括容纳各模块的机身、设于机身内的供电电池、安装在机身的机臂上的矢量驱动装置，安装在所述矢量驱动装置上的旋翼装置，以及接收目标用户的输入指令对所述矢量驱动装置和旋翼装置进行控制的飞行控制系统。
8.如权利要求7所述的智能飞行跟随器，其特征在于，所述机身上安装着保护旋翼装置的防护网。
9.如权利要求1所述的智能飞行跟随器，其特征在于，所述路况标识包括盲道、人行横道以及红绿灯。
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