CN111329737A - 一种盲人导航示警拐杖 - Google Patents

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张良安
陈洋
季冉鸣
王祥
张成鑫
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Abstract

本发明公开一种盲人导航示警拐杖，属于拐杖智能装备技术领域。该示警拐杖包括手柄、杖体、自锁按钮开关、太阳能电池、红色LED灯、光线感应器、机械陀螺仪、单片机控制板、GPS定位导航模块、语音播报模块、超声波传感器、电容式接近开关及温湿度传感器。避障示警模块由超声波传感器、机械陀螺仪、电容式接近开关和单片机控制板组成；黑暗示警模块由红色LED灯和光线感应器组成。本发明不仅能检测到障碍物的距离，还能通过算法检测出障碍物的大体高度，并且增加了定位导航、地面积水检测及光线较暗时示警功能，大大加强了盲人拐杖的导航示警安全功能。

Description

一种盲人导航示警拐杖
技术领域：
本发明属于拐杖智能装备技术领域，特别涉及一种盲人导航示警拐杖
背景技术：
随着电子设备技术的不断进步和单片机技术的蓬勃发展，越来越多的高新设备应用于盲人拐杖上，用于辅助盲人安全出行，但现有的盲人拐杖还存在下列缺点：只能检测到障碍物的距离，不能检测障碍物的高度，不能有效的帮助盲人了解周边环境，也就不能更进一步的辅助盲人安全外出；GPS往往只用来定位，不具备GPS导航功能，不能为盲人规划好外出的路径；电池需要盲人充电，对独居的盲人造成生活上的困难；不能在黑暗的环境中自主的打开警示灯光。
发明内容：
本发明针对现有盲人拐杖中存在的技术问题及不足，提供一种盲人导航示警拐杖，协助盲人独立外出，激发他们对美好生活的向往及信心。
本发明一种盲人导航示警拐杖包括太阳能电池1、红色LED灯2、机械陀螺仪3、超声波传感器、电容式接近开关15、自锁按钮开关16、手柄17、语音播报模块18、GPS定位导航模块19、单片机控制板20、光线感应器21、杖体22及温湿度传感器23。
所述太阳能电池1镶嵌在所述手柄17上端部，所述红色LED灯2安装在所述手柄17前方，所述机械陀螺仪3水平嵌入所述杖体22最上部内壁，所述超声波传感器设置在所述杖体22外壁，所述电容式接近开关15安装在所述杖体22底端内壁，所诉自锁按钮开关16通过镶嵌方式安装在所述手柄17前端一侧，所述语音播报模块18嵌入所述杖体22上部内壁，所述GPS定位导航模块19安装在所述杖体22中上部内壁，所述单片机控制板20镶嵌在所述杖体22中部内壁，所述光线感应器21安装在所述杖体22下部，所述温湿度传感器23安装在所述杖体22底端外壁。
所述机械陀螺仪3、所述超声波传感器、所述电容式接近开关15及所述单片机控制板20组成避障示警模块，能够测量出障碍物的距离及高度。所述机械陀螺仪3向所述单片机控制板20传递所述杖体22倾斜的角度，所述超声波传感器能够感应到预设危险距离内的障碍物，并且得到所述超声波传感器所代表的杆长，当所述电容式接近开关15感应到地面时，此时所述杖体22与地面接触，所述单片机控制板20通过角度和杆长计算出障碍物的距离及高度，并通过所述语音播报模块18将具体信息传达给盲人，更好的帮助他们了解周边环境，大大增加了出行的安全。
所述太阳能电池1给所述机械陀螺仪3、所述超声波传感器、所述电容式接近开关15、所述语音播报模块18、所述GPS定位导航模块19、所述单片机控制板20及所述温湿度传感器23提供电源，用于解决盲人充电难、充电危险等问题。
所述自锁按钮开关16用于所述太阳能电池1连接电路的通断。所述GPS定位导航模块19用于对盲人进行定位，并能够将位置信息发送给家人的手机中，并且对盲人外出的目的地进行路径规划，能方便且准确地告诉盲人去往目的地的最短的路径，用于解决盲人外出迷路等关键问题。
所述单片机控制板20电性连接所述红色LED灯2及所述光线感应器21，用于为所述红色LED灯2和所述光线感应器21供电；
所述光线感应器21、所述单片机控制板20及所述红色LED灯2组成黑暗示警模块，所述光线感应器21能够感应到周边环境变暗，并把信号传递给所述单片机控制板20，所述单片机控制板20将所述红色LED灯2连接的管脚从低电压转变为高电压，使所述红色LED灯2开始工作，用于在光线较暗的地方警示其他人，避免发生碰撞等意外，保障了盲人外出的安全。所述温湿度传感器23能够将信号发送给所述单片机控制板20，用于检测地面是否存在积水。
所述超声波传感器包括第一超声波传感器4、第二超声波传感器5、第三超声波传感器6、第四超声波传感器7、第五超声波传感器8、第六超声波传感器9、第七超声波传感器10、第八超声波传感器11、第九超声波传感器12、第十超声波传感器13及第十一超声波传感器14；所述超声波传感器共有十一个，分别以十厘米的间隔从所述杖体22最底端外壁往上镶嵌。
本发明以单片机控制板及GPS定位导航模块为核心，语音播报模块是拐杖与使用者之间信息传递的桥梁，障示警模块能够检测出障碍物的距离及高度；语音播报模块可以告知盲人前方是否有障碍物、障碍物的距离和高度、到目的地的路径、地面上是否有积水；黑暗示警在光线较暗的环境下红色LED灯会自动开灯，用于警示其他人，避免发生碰撞等意外，保障了盲人外出的安全；GPS定位导航模块用于对盲人进行定位，并将位置信息发送给家人的手机中，并且对盲人外出的目的地进行路径规划，能方便且准确地告诉盲人去往目的地的最短的路径，解决了盲人外出迷路等关键问题。
附图说明：
图1为本发明盲人导航示警拐杖的结构示意图；
图2为本发明中避障示警模块测距原理框图；
图3为本发明中避障示警模块测高原理框图；
图4为本发明中GPS定位导航模块原理框图；
图5为本发明中黑暗示警模块原理框图；
图6为本发明中路面积水检测原理框图。
图中：1：太阳能电池；2：红色LED灯；3：机械陀螺仪；4：第一超声波传感器；5：第二超声波传感器；6：第三超声波传感器；7：第四超声波传感器8：第五超声波传感器；9：第六超声波传感器；10：第七超声波传感器；11:第八超声波传感器；12:第九超声波传感器；13：第十超声波传感器；14：第十一超声波传感器；15：电容式接近开关；16：自锁按钮开关；17：手柄；18：语音播报模块；19：GPS定位导航模块；20：单片机控制板；21：光线感应器；22：杖体；23：温湿度传感器。
具体实施方式：
下面结合附图，对本发明进行清楚、完整地描述。
本发明提供的一种盲人导航示警拐杖，如图1所示，包括太阳能电池1、红色LED灯2、机械陀螺仪3、超声波传感器、电容式接近开关15、自锁按钮开关16、手柄17、语音播报模块18、GPS定位导航模块19、单片机控制板20、光线感应器21、杖体22及温湿度传感器23。
机械陀螺仪3、超声波传感器、接近开关和单片机控制板组成避障示警模块，可测量出障碍物的距离及高度。超声波传感器的数量为十一个，分别以十厘米的间隔从杖体22外壁最底端往上镶嵌；机械陀螺仪3水平嵌入杖体上方内部；电容式接近开关15安装在杖体22底端内壁。
如图3所示，机械陀螺仪3向所述单片机控制板传递所诉杖体倾斜的角度；感应到障碍物的超声波传感器，向单片机控制板20传递杖体22对应障碍物高度的杆长，当电容式接近开关15感应到地面时，此时拐杖与地面接触，所述单片机控制板利用角度和杆长信息计算出障碍物的距离及高度，并通过语音播报模块18将具体信息传达给盲人，更好的帮助他们了解周边环境，大大增加了出行的安全。
所述太阳能电池镶嵌在手柄17上部外壁，给机械陀螺仪3、超声波传感器、电容式接近开关15、语音播报模块18、GPS定位导航模块19、单片控制板20和温湿度传感器23提供电源，用于解决盲人充电难、充电危险等问题。
如图4所示，GPS定位导航模块19，用于对盲人进行定位，并将位置信息发送给家人的手机中，并且对盲人外出的目的地进行路径规划，能方便且准确地告诉盲人去往目的地的最短的路径，解决了盲人外出迷路等关键问题。自锁按钮开关16通过镶嵌方式安装在手柄17前端一侧，用于太阳能电池1连接电路的通断。
如图5所示，单片机控制板20与红色LED灯2和光线感应器21电性连接，用于为红色LED灯2和光线感应器21供电；黑暗示警模块工作原理：光线感应器21感应到周边环境变暗，并把信号传递给单片机控制板20，单片机控制板20将红色LED灯2连接的管脚从低电压转变为高电压，使红色LED灯2开始工作，用于在光线较暗的地方警示其他人，避免发生碰撞等意外，保障了盲人外出的安全。
如图6所示，温湿度传感器23镶嵌在杖体22底端外壁，将信号发送给单片机控制板20，用于检测地面是否存在积水。

Claims (2)

1.一种盲人导航示警拐杖，其特征在于该拐杖包括太阳能电池(1)、红色LED灯(2)、机械陀螺仪(3)、超声波传感器、电容式接近开关(15)、自锁按钮开关(16)、手柄(17)、语音播报模块(18)、GPS定位导航模块(19)、单片机控制板(20)、光线感应器(21)、杖体(22)及温湿度传感器(23)；所述太阳能电池(1)镶嵌在所述手柄(17)上端部，所述红色LED灯(2)安装在所述手柄(17)前方，所述机械陀螺仪(3)水平嵌入所述杖体(22)最上部内壁，所述超声波传感器设置在所述杖体(22)外壁，所述电容式接近开关(15)安装在所述杖体(22)底端内壁，所诉自锁按钮开关(16)通过镶嵌方式安装在所述手柄(17)前端一侧，所述语音播报模块(18)嵌入所述杖体(22)上部内壁，所述GPS定位导航模块(19)安装在所述杖体(22)中上部内壁，所述单片机控制板(20)镶嵌在所述杖体(22)中部内壁，所述光线感应器(21)安装在所述杖体(22)下部，所述温湿度传感器(23)安装在所述杖体(22)底端外壁；所述机械陀螺仪(3)、所述超声波传感器、所述电容式接近开关(15)及所述单片机控制板(20)组成避障示警模块，能够测量出障碍物的距离及高度；所述机械陀螺仪(3)向所述单片机控制板(20)传递所述杖体(22)倾斜的角度，所述超声波传感器能够感应到预设危险距离内的障碍物，并且得到所述超声波传感器所代表的杆长，当所述电容式接近开关(15)感应到地面时，此时所述杖体(22)与地面接触，所述单片机控制板(20)通过角度和杆长计算出障碍物的距离及高度，并通过所述语音播报模块(18)将具体信息传达给盲人；所述太阳能电池(1)给所述机械陀螺仪(3)、所述超声波传感器、所述电容式接近开关(15)、所述语音播报模块(18)、所述GPS定位导航模块(19)、所述单片机控制板(20)及所述温湿度传感器(23)提供电源；所述自锁按钮开关(16)用于所述太阳能电池(1)连接电路的通断；所述GPS定位导航模块(19)用于对盲人进行定位，并能够将位置信息发送给家人的手机中，并且对盲人外出的目的地进行路径规划，能方便且准确地告诉盲人去往目的地的最短的路径；所述单片机控制板(20)电性连接所述红色LED灯(2)及所述光线感应器(21)，用于为所述红色LED灯(2)和所述光线感应器(21)供电；所述光线感应器(21)、所述单片机控制板(20)及所述红色LED灯(2)组成黑暗示警模块，所述光线感应器(21)能够感应到周边环境变暗，并把信号传递给所述单片机控制板(20)，所述单片机控制板(20)将所述红色LED灯(2)连接的管脚从低电压转变为高电压，使所述红色LED灯(2)开始工作，用于在光线较暗的地方警示其他人，避免发生碰撞等意外，保障了盲人外出的安全；所述温湿度传感器(23)能够将信号发送给所述单片机控制板(20)，用于检测地面是否存在积水。
2.根据权利要求1所述一种盲人导航示警拐杖，其特征在于所述超声波传感器包括第一超声波传感器(4)、第二超声波传感器(5)、第三超声波传感器(6)、第四超声波传感器(7)、第五超声波传感器(8)、第六超声波传感器(9)、第七超声波传感器(10)、第八超声波传感器(11)、第九超声波传感器(12)、第十超声波传感器(13)及第十一超声波传感器(14)；所述超声波传感器共有十一个，分别以十厘米的间隔从所述杖体(22)最底端外壁往上镶嵌。
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