CN109009908A - 一种电子导盲犬及其导盲绳及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子导盲犬及其导盲绳及其使用方法，电子导盲犬包括导盲小车和导盲绳，导盲绳的两端分别通向出发点和目的地，导盲小车上安装有用于识别跟踪导盲绳的图像采集装置；导盲小车包括车轮、车架、距离传感器、扬声器和控制箱，控制箱与车架相固定连接，图像采集装置、距离传感器以及扬声器分别与控制箱电连接，车轮连接于车架下方，车架通过车轮在地面上运动，传感器组件用于识别车架附近存在的障碍物，距离传感器与车架相固定连接，距离传感器用于探测车架周围障碍物与车架之间的距离；图像采集装置识别导盲绳后，控制箱控制导盲小车沿导盲绳前进，实现精准导航，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及导盲辅助装置技术领域，具体涉及一种电子导盲犬及其导盲绳及其使用方法。
背景技术
电子导盲犬也称为电子导盲机器人，是一种用于为盲人领路的装置。现有的电子导盲犬通常可以实现移动、发现障碍物和警报功能，但是在诸如学校或庭院等室内场合中，现有的电子导盲犬无法做到在出发点到目的地之间遵循设定好的路线运动，即使是采用GPS定位功能，也会存在较大的误差，导致路线长度计算不准确或转弯时对不上门口，且在多次使用后误差累积增大，需要进行人工校正，可靠性比较低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电子导盲犬及其导盲绳及其使用方法，用以解决现有电子导盲犬无法实现准确地从出发点到目的地之间遵循设定好的路线运动的问题。
为实现上述目的，本发明实施例的技术方案为：
一种电子导盲犬，包括导盲小车和导盲绳，导盲绳的两端分别通向出发点和目的地，导盲小车上安装有用于识别跟踪导盲绳的图像采集装置。
本发明实施例进一步设置为：所述导盲小车包括车轮、车架、距离传感器、扬声器和控制箱，控制箱与车架相固定连接，所述图像采集装置、距离传感器以及扬声器分别与控制箱电连接，车轮连接于车架下方，车架通过车轮在地面上运动，传感器组件用于识别车架附近存在的障碍物，距离传感器与车架相固定连接，距离传感器用于探测车架周围障碍物与车架之间的距离；扬声器用于发出警报和/或语音提示障碍物距离信息和/或障碍物方位信息和/或导航线路选择信息。
本发明实施例进一步设置为：所述车架上固定连接有扶手，所述扶手上固定连接有把手，把手内部固定连接有震动马达，震动马达与所述控制箱电连接，所述距离传感器检测到障碍物与所述车架之间的距离小于安全距离后，控制箱控制震动马达震动。
本发明实施例进一步设置为：所述震动马达设有五个，五个震动马达分别对应提示所述车架前、左、右、左前以及右前方向障碍物，手握持在所述把手上后，五个震动马达分别与五个手指握持的位置对应。
本发明实施例进一步设置为：所述导盲绳内部固定连接有荧光块，导盲绳由彩色半透明材质制成，导盲绳具有柔性，荧光块沿导盲绳的长度方向均匀分布，相邻荧光块之间的距离为15cm±5cm，荧光块外表面为光滑曲面。
本发明实施例进一步设置为：所述导盲绳下表面固定连接有不锈钢片，不锈钢片的厚度方向竖直，不锈钢片的厚度为0.3±0,1mm。
本发明实施例进一步设置为：所述不锈钢片下表面固定连接有防滑垫；防滑垫下表面固定连接有抗磨损网布；所述导盲绳上表面呈向上突起的曲面状；导盲绳的厚度为0.5mm±0.1mm。
本发明实施例进一步设置为：所述导盲绳包括中心绳和一对侧面绳，两根侧面绳分别可拆卸式固定连接在中心绳的两侧面上；中心绳的上表面设有颜色层，侧面绳远离中心绳的一面设有颜色层。
一种导盲绳，如上述中任意一种所述导盲绳。
一种电子导盲犬的使用方法，包括如下步骤：
S1：设定路线，在出发点和目的地之间对应路径的地面上铺设导盲绳，通向不同目的地的导盲绳使用不同的颜色与之对应；
S2：行进，盲人用手握持把手，图像采集装置识别跟踪导盲绳为导盲小车进行导航；
其中，S2包括如下步骤：
A：警报，距离传感器探测导盲小车周围障碍物的距离，当探测的障碍物与导盲小车之间的距离小于安全距离时，控制箱控制扬声器发出声音警报信号，同时控制震动马达震动提示盲人障碍物的距离和方位；
B：选择路线，图像采集装置识别到多条导盲绳时，导盲小车停止前进，控制箱控制扬声器发出语音提示，对逐条导盲绳通往的目的地进行播报，盲人根据播报的内容确定前往的路线，盲人通过控制按钮确定选择路线，导盲小车沿选择的路线前进；
C：误差校正，图像采集装置识别导盲绳是否位于图像采集装置的正中心，若导盲绳偏离图像采集装置的正中心，控制箱控制导盲小车朝导盲绳偏离的方向转向校正。
本发明实施例具有如下优点：
1、图像采集装置可准确识别跟踪导盲绳，使导盲小车准确地沿着导盲绳运动，为盲人提供精准的导航；
2、采用不同颜色的导盲绳可在出发点或支路处设置多根导盲绳，图像采集装置识别到多根导盲绳后，控制箱控制扬声器发出语音提示信息，供盲人选择是否沿导盲小车选定的导盲绳运动，实现多路线精确导航；
3、五个震动马达可通过将震动传递给盲人不同的手指来提示盲人对应的方位障碍物的距离，通过发出不同震动频率提示盲人障碍物逼近速度；
4、荧光块在夜晚环境中可发出光线照亮导盲绳，便图像采集装置识别跟踪；
5、导盲绳上表面设置为向上突起的曲面，可降低被脚踢动掀翻或踢动挪位的可能性，提高导盲绳抓地能力；
6、不锈钢片便于导盲绳收卷，且可以限制导盲绳沿侧向弯曲，可防止导盲绳受到脚踢后发生弯曲；
7、防滑垫可增大导盲绳与地面之间的摩擦阻力，限制导盲绳沿地面滑动，防止导盲绳受到脚踢后发生弯曲。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图；
图2是实施例1中体现导盲小车结构的示意图；
图3是实施例1中以经过把手中心轴线的平面为剖切面剖得的截面图；
图4是实施例1中以沿导盲绳长度方向的竖直平面为剖切面剖得的截面图，
图5是实施例1中体现导盲绳横截面结构的示意图；
图6是实施例1中体现电子导盲犬使用方法的流程示意图；
图7是实施例2中体现把手结构的示意图；
图8是实施例3中体现中心绳与侧面绳相拼接之后的状态示意图；
图9是实施例3中体现侧面绳从中心绳上拆解下来单独形成一条路线后的状态示意图。
其中，
1、导盲小车；11、车轮；12、车架；13、距离传感器；14、扬声器；15、控制箱；16、扶手；17、把手；171、震动马达；18、图像采集装置；19、控制按钮；
2、导盲绳；21、荧光块；22、不锈钢片；23、防滑垫；24、抗磨损网布；25、中心绳；251、拼接条；26、侧面绳；261、拼接槽。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种电子导盲犬及其导盲绳及其使用方法，如图1所示，包括导盲小车1和导盲绳2，导盲绳2的两端分别通向出发点和目的地，结合图2，导盲小车1上安装有用于识别跟踪导盲绳2的图像采集装置18，图像采集装置18采用相机或摄像机。
导盲小车1包括车轮11、车架12、距离传感器13(距离传感器13可采用声波距离探测器或红外距离探测器)、扬声器14和控制箱15(控制箱15由主机、电源和PLC控制模块组成)，图像采集装置18、距离传感器13以及扬声器14分别与控制箱15电连接，图像采集装置18识别导盲绳2后，控制箱15根据图像采集装置18识别的图像信息控制车轮11转向或前进。控制箱15与车架12相固定连接，车轮11连接于车架12下方，车架12通过车轮11在地面上运动，传感器组件用于识别车架12附近存在的障碍物，距离传感器13与车架12相固定连接，距离传感器13用于探测车架12周围障碍物与车架12之间的距离；扬声器14固定连接在车架12靠近人的一端，扬声器14用于发出警报和/或语音提示障碍物距离信息和/或障碍物方位信息和/或导航线路选择信息。
工作时，距离传感器13探测导盲小车1周围障碍物与导盲小车1之间的距离，距离传感器13分别朝向导盲小车1的左、右前、下方向，朝前的距离传感器13和朝左的距离传感器13可相互结合探测导盲小车1左前方的障碍物，朝前的距离传感器13和朝右的距离传感器13可相互结合探测导盲小车1右前方的障碍物，当障碍物与导盲小车1之间的距离位于预设安全距离范围之内时，控制箱15控制扬声器14发出警报信号，便于盲人及时关停导盲小车1或使导盲小车1转向以避开障碍物。
如图2所示，车架12上固定连接有扶手16，扶手16上固定连接有把手17，盲人行走过程中手握持把手17，行走更加平稳，盲人具有扶持的物体可以在心理上产生较高的安全感。
结合图3，把手17内部固定连接有震动马达171，震动马达171与控制箱15电连接，距离传感器13检测到障碍物与车架12之间的距离小于安全距离后，控制箱15控制震动马达171震动，震动传递至盲人的手部提示盲人有障碍物靠近，障碍物距离越近，震动频率越大，提示盲人障碍物的大致距离。
震动马达171设有五个，五个震动马达171分别对应提示车架12前、左、右、左前以及右前方向障碍物，手握持在把手17上后，五个震动马达171分别与五个手指握持的位置对应。盲人可通过手指判断障碍物的方位，便于规避障碍物。
如图4所示，导盲绳2内部固定连接有荧光块21，荧光块21沿导盲绳2长度方向间隔式均匀排布，间隔距离越小，视频采集模块识别跟踪越准确。本实施例中优选地，相邻荧光块21之间的距离为15cm±5cm，荧光块21外表面为光滑曲面，在导盲绳2受到碾压时，荧光块21外表面与导盲绳2内部之间相互挤压的接触面积比较大，对导盲绳2内部产生的应力集中小，减小荧光块21对导盲绳2造成的挤压损伤，延长导盲绳2的使用寿命。
结合图5，导盲绳2由彩色半透明材质制成，荧光块21可在晚上照亮导盲绳2，便于图像采集装置18识别跟踪导盲绳2。每个出发点可设置多根导盲绳2，每根导盲绳2的颜色各不相同，图像采集装置18根据不同颜色判断导盲绳2通向的目的地，通过扬声器14语音提示盲人旋转路线。导盲绳2具有柔性，便于收卷保存和携带。
导盲绳2下表面固定连接有不锈钢片22，不锈钢片22的厚度方向竖直，不锈钢片22的厚度为0.3±0,1mm，不锈钢片22厚度小便于收卷，减轻导盲绳2的重量，便于保存和携带。不锈钢片22可限制导盲绳2沿侧向(导盲绳2水平方向的两侧)弯曲，防止导盲绳2受到行人脚踢之后发生弯曲或挪位。
不锈钢片22下表面固定连接有防滑垫23，防滑垫23采用硅胶、橡胶或表面摩擦系数比较大的塑料，提高不锈钢片22与地面之间的摩擦阻力，限制导盲绳2沿地面滑动。
防滑垫23下表面固定连接有抗磨损网布24，抗磨损网布24采用不锈钢丝、石棉网或玻璃纤维网，可降低防滑垫23与地面之间的摩擦损伤，防滑垫23下表面从抗磨损网布24网格中下凹与地面相接触，提高不锈钢片22与地面之间的摩擦阻力。
导盲绳2上表面呈向上突起的曲面状，导盲绳2的厚度为0.5mm±0.1mm，车或行人从地面运动至导盲绳2过程中，向上突起的曲面状设计可降低导盲绳2被掀起或被撞击挪位的概率，提高导盲绳2在位(保持原始位置)稳定性。
如图6所示，本实施例中的电子导盲犬使用方法包括如下步骤：
S1：设定路线，在出发点和目的地之间对应路径的地面上铺设导盲绳2，通向不同目的地的导盲绳2使用不同的颜色与之对应；
S2：行进，盲人用手握持把手17，图像采集装置18识别跟踪导盲绳2为导盲小车1进行导航，由于行进的路线与导盲绳2铺设的路线一致，导航精准度高，可靠性高；
A：警报，距离传感器13探测导盲小车1周围障碍物的距离，当探测的障碍物与导盲小车1之间的距离小于安全距离时，控制箱15控制扬声器14发出声音警报信号，同时控制震动马达171震动提示盲人障碍物的距离和方位；
B：选择路线，图像采集装置18识别到多条导盲绳2时，导盲小车1停止前进，控制箱15控制扬声器14发出语音提示，对逐条导盲绳2通往的目的地进行播报，盲人根据播报的内容确定前往的路线，扶手16上安装有控制按钮19(见图2)，盲人通过控制按钮19确定选择路线，导盲小车1沿选择的路线前进；
C：误差校正，图像采集装置18识别导盲绳2是否位于图像采集装置18的正中心，若导盲绳2偏离图像采集装置18的正中心，控制箱15控制导盲小车1朝导盲绳2偏离的方向转向校正。
实施例2
一种电子导盲犬及其导盲绳及其使用方法，与实施例1的不同之处在于，如图7所示，把手17为中空结构且外表面为球面状，震动马达171固定连接在把手17内侧壁上，盲人用手握持把手17时，震动马达171分别与手的五个手指相对应。
实施例3
一种电子导盲犬及其导盲绳及其使用方法，与实施例1的不同之处在于，如图8所示，导盲绳2由多股绳体拼接构成，包括中心绳25和一对侧面绳26，两根侧面绳26分别位于中心绳25沿水平方向的两侧。结合图9，中心绳25两侧面上分别固定连接有拼接条251，侧面绳26靠近中心绳25的一面开设有供拼接条251插接的拼接槽261，侧面绳26通过拼接条251与中心绳25相拼接固定为一体。中心绳25的上表面设有颜色层(图中未标出)，侧面绳26远离中心绳25的一面也设有颜色层，颜色层用于供图像采集装置18识别跟踪，图像采集装置18只能探测到朝上的颜色层(设置在中心绳25上表面的颜色层)。
工作时，将侧面绳26从中心绳25上拆解下来并旋转至侧面绳26上的颜色层朝上，可使侧面绳26的颜色层被图像采集装置18探测到，中心绳25上的颜色层以及两个侧面上的颜色层的颜色各不相同，侧面绳26可从中心绳25上分离出来形成独立的路线，便于临时增加路线，而不需要重新增加导盲绳2，不需要使用该侧面绳26后，将该侧面绳26重新拼装在中心绳25上。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种电子导盲犬，其特征是：包括导盲小车(1)和导盲绳(2)，导盲绳(2)的两端分别通向出发点和目的地，导盲小车(1)上安装有用于识别跟踪导盲绳(2)的图像采集装置(18)。
2.根据权利要求1所述的一种电子导盲犬，其特征是：所述导盲小车(1)包括车轮(11)、车架(12)、距离传感器(13)、扬声器(14)和控制箱(15)，控制箱(15)与车架(12)相固定连接，所述图像采集装置(18)距离传感器(13)以及扬声器(14)分别与控制箱(15)电连接，车轮(11)连接于车架(12)下方，车架(12)通过车轮(11)在地面上运动，传感器组件用于识别车架(12)附近存在的障碍物，距离传感器(13)与车架(12)相固定连接，距离传感器(13)用于探测车架(12)周围障碍物与车架(12)之间的距离；扬声器(14)用于发出警报和/或语音提示障碍物距离信息和/或障碍物方位信息和/或导航线路选择信息。
3.根据权利要求2所述的一种电子导盲犬，其特征是：所述车架(12)上固定连接有扶手(16)，所述扶手(16)上固定连接有把手(17)，把手(17)内部固定连接有震动马达(171)，震动马达(171)与所述控制箱(15)电连接，所述距离传感器(13)检测到障碍物与所述车架(12)之间的距离小于安全距离后，控制箱(15)控制震动马达(171)震动。
4.根据权利要求3所述的一种电子导盲犬，其特征是：所述震动马达(171)设有五个，五个震动马达(171)分别对应提示所述车架(12)前、左、右、左前以及右前方向障碍物，手握持在所述把手(17)上后，五个震动马达(171)分别与五个手指握持的位置对应。
5.根据权利要求1所述的一种电子导盲犬，其特征是：所述导盲绳(2)内部固定连接有荧光块(21)，导盲绳(2)由彩色半透明材质制成，导盲绳(2)具有柔性，荧光块(21)沿导盲绳(2)的长度方向均匀分布，相邻荧光块(21)之间的距离为15cm±5cm，荧光块(21)外表面为光滑曲面。
6.根据权利要求5所述的一种电子导盲犬，其特征是：所述导盲绳(2)下表面固定连接有不锈钢片(22)，不锈钢片(22)的厚度方向竖直，不锈钢片(22)的厚度为0.3±0,1mm。
7.根据权利要求6所述的一种电子导盲犬，其特征是：所述不锈钢片(22)下表面固定连接有防滑垫(23)；防滑垫(23)下表面固定连接有抗磨损网布(24)；所述导盲绳(2)上表面呈向上突起的曲面状；导盲绳(2)的厚度为0.5mm±0.1mm。
8.根据权利要求1所述的一种电子导盲犬，其特征是：所述导盲绳(2)包括中心绳(25)和一对侧面绳(26)，两根侧面绳(26)分别可拆卸式固定连接在中心绳(25)的两侧面上；中心绳(25)的上表面设有颜色层，侧面绳(26)远离中心绳(25)的一面设有颜色层。
9.一种导盲绳，其特征是：如权利要求1至8中任意一种所述导盲绳(2)。
10.一种电子导盲犬的使用方法，其特征是，包括如下步骤：
S1：设定路线，在出发点和目的地之间对应路径的地面上铺设导盲绳(2)，通向不同目的地的导盲绳(2)使用不同的颜色与之对应；
S2：行进，盲人用手握持把手(17)，图像采集装置(18)识别跟踪导盲绳(2)为导盲小车(1)进行导航；
其中，S2包括如下步骤：
A：警报，距离传感器(13)探测导盲小车(1)周围障碍物的距离，当探测的障碍物与导盲小车(1)之间的距离小于安全距离时，控制箱(15)控制扬声器(14)发出声音警报信号，同时控制震动马达(171)震动提示盲人障碍物的距离和方位；
B：选择路线，图像采集装置(18)识别到多条导盲绳(2)时，导盲小车(1)停止前进，控制箱(15)控制扬声器(14)发出语音提示，对逐条导盲绳(2)通往的目的地进行播报，盲人根据播报的内容确定前往的路线，盲人通过控制按钮(19)确定选择路线，导盲小车(1)沿选择的路线前进；
C：误差校正，图像采集装置(18)识别导盲绳(2)是否位于图像采集装置(18)的正中心，若导盲绳(2)偏离图像采集装置(18)的正中心，控制箱(15)控制导盲小车(1)朝导盲绳(2)偏离的方向转向校正。
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