CN1883430A - 一种智能导盲车 - Google Patents

Abstract

一种智能导盲车，它包括一个车体、设在车体下的驱动轮、装在车体内的智能操控装置以及一个手持操控面板，所述的智能操控装置设有主控单片机、并在车体的前部装有超声波测障探头、在车体的下部设有盲道检测探头，主控单片机通过输出接口与电机驱动模块相接，电机驱动模块与带动驱动轮的电机相接，手持操控面板通过连接线接入主控单片机的输入接口。超声波测障探头检测到有障碍物时，告知盲人请绕行，然后盲人通过手中的手持控制面板来控制小车绕过障碍物继续向前行走，也可以切换至自动控制，由单片机通过设定的程序自动控制小车前进。本发明是一种功能强、成本低的智能导盲车，该导盲车能够很好地为盲人服务，有较高的推广价值。

Description

一种智能导盲车

                    技术领域

本发明涉及一种残疾人专用工具，特别是一种智能导盲车。

                    背景技术

21世纪的世界是精彩的，21世纪的科技是先进的。每个人都应该享受有科技进步带来的幸福生活和乐趣。但是茫茫人海中，残疾人对这个世界的享受却是困难的。盲人更是对这个世界的变化知之甚少。他们长期生活在黑暗中，加上一些因素的影响，孤独感、自卑感、依赖性和反复无常性、片面性和猜疑性便在他们身边慢慢滋长。外出活动，安全度得不到保障。因此各国人民都给予他们极大的关心和帮助。为了让盲人也能享受有科技进步带来的幸福生活和乐趣，热衷于残疾康复事业的机构和科技人员一直在孜孜不倦的为盲人做有益的工作。于是，随着科技的进步，机器人的研究，导盲机器人便应运而生了。

为了使盲人在工作、生活、社交活动中行动自如，减轻他们的压力，各国热衷于残疾康复事业的机构和科技人员都做出了大量的研究工作，耗费了大量的心血。目前，已有一些导盲机器研究成功了。韩国有无线电导盲机器、日本有电波导盲手杖、比利时有盲人电子眼镜、法国有盲人声光眼镜等。虽然目前各国对导盲机器的研究做出贡献，甚至已经成功，但是仍然得不到广泛使用。其原因是：第一，虽然硕果累累，但也各有千秋。因为理想中的导盲机器功能非常强大，科技人员都只是研究了一部分，尤其是对障碍物侦测与躲避方法的研究不多。所以，对障碍物侦测与躲避方法的研究应该加大力度。第二，盲人对导盲机器的信赖不够，出于对盲人自身安全和盲人的特殊心理考虑，盲人一般使用导盲犬来导盲，所以要完善导盲机器的性能及功能。第三，无论是导盲机器人或者是导盲犬成本都比较高，所以研究低成本的导盲机器人成为热点。

                    发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种功能强、成本低的智能导盲车。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种智能导盲车，其特点是：它包括一个车体、设在车体下的驱动轮、装在车体内的智能操控装置以及一个手持操控面板，所述的智能操控装置设有主控单片机、并在车体的前部装有超声波测障探头、在车体的下部设有盲道检测探头，超声波测障探头通过超声波测障模块接入主控单片机的输入接口，盲道检测探头通过盲道检测模块接入主控单片机输入接口，主控单片机通过输出接口与电机驱动模块相接，电机驱动模块与带动驱动轮的电机相接，主控单片机还与声音提示模块相接，手持操控面板通过连接线接入主控单片机的输入接口，手持操控面板上设有运动控制按扭和手动、自动切换开关。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在车体两侧分别加装有一至两个超声波测障探头。超声波测障探头通过超声波测障模块接入主控单片机的输入接口，加装两个的目的是检测车体是否与障碍物平直，便于绕过障碍物。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，盲道检测探头在车体下部左右各设置一个，两个探头之间的距离与盲道的宽度相等，保证在运动时车体始终沿着盲道前行。盲道检测探头发光，并接收反射光，通过分析光谱的颜色来确定盲道的位置。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，手持操控面板上设有与外设耳机配套的音频接口，音频接口通过连接线与声音提示模块相接。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述的驱动轮设有四个，每个驱动轮分别通过不同的电机驱动。

本发明与现有技术相比，当机器人上的超声波测障探头在其检测距离内检测到有障碍物时，由超声波反馈信息控制小车停止前进，同时以语音的形式通过耳机告知盲人前方有不可跨越的障碍物，请绕行，然后盲人通过手中的手持控制面板来控制小车向左或向右转弯，绕过障碍物继续向前行走，也可以切换至自动控制，由单片机通过设定的程序自动控制小车前进。盲道检测探头可检测出盲道的位置，引导盲人快速、安全行走。借助于单片机与传感器，盲人可以感知外界的障碍物，通过手持控制面板很方便地控制小车的行走、绕过障碍物。通过设计、制作和实验，本发明是一种功能强、成本低的智能导盲车，该导盲车能够很好地为盲人服务，有较高的推广价值。

                    附图说明

图1为本发明的结构传动简图。

图2为本发明的控制原理框图。

                    具体实施方式

一种智能导盲车，它包括一个车体1、设在车体1下的驱动轮3、装在车体1内的智能操控装置以及一个手持操控面板13，所述的智能操控装置设有主控单片机9、在车体1的前部装有超声波测障探头6、在车体1的下部设有盲道检测探头4，超声波测障探头6通过超声波测障模块7接入主控单片机9的输入接口8，盲道检测探头4通过盲道检测模块5接入主控单片机9输入接口8，主控单片机9通过输出接口10与电机驱动模块11相接，电机驱动模块11与带动驱动轮的电机2相接，主控单片机9还与声音提示模块12相接，手持操控面板13通过连接线接入主控单片机9的输入接口8，手持操控面板13上设有运动控制按扭和手动、自动切换开关。在车体1两侧分别加装有一至两个超声波测障探头。超声波测障探头通过超声波测障模块7接入主控单片机9的输入接口8，加装两个的目的是检测车体是否与障碍物平直。盲道检测探头在车体下部左右各设置一个，两个探头之间的距离与盲道的宽度相等。手持操控面板13上设有与外设耳机配套的音频接口，音频接口通过连接线与声音提示模块12相接。

为了减轻机器人整体重量和保证车体内有足够的空间来放置电源及电控装置，整个车体采用框架式结构，车体框架采用纯铝材料制作，四周则采用轻质材料包装即可，考虑到部分结构。所述的驱动轮设有四个，每个驱动轮分别通过不同的电机驱动。如左边轮转动右边轮不转动则向右转弯，反之则向做转弯，此转向机构较简单、方便，安装起来也比较容易。

超声波测距传感器是机器人的眼睛，机器人通过其感知外部环境信息。超声波是声波大家族中的一员，人们把这种振动频率大于20KHz以上的，超出了人耳听觉的上限(20000Hz)听不见的声波叫做超声波。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。超声和可闻声本质上是一致的，在空气中的传播速度为340m/s左右。超声波测距是基于超声波发射原理，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就会立即被反射回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。利用发、收过程中产生的时间差，就可以计算出前方物体离机器人的实际距离。

在电机驱动方面，我们采用了DF-MD V1.0模块，该模块采用了LGS公司优秀的大功率电机专用芯片L298N，输出有高速肖特基二极管作保护，可靠性好，有利于保证电路的稳定性。

DF-MD V1.0模块线路简洁、元件少、体积小，与我们简约的电路设计要求相通。充分利用已有电路模块，体现了快速设计的现代设计潮流。

发声控制电路采用APR9600语音录放芯片，其音质好、噪音低、不怕断电。有利于外部环境信息通过机器人与盲人进行有效的沟通。

由于设计时考虑到了工业成本和实际应用的问题，其组成元件简单，大多为标准件，基本上采用工业上常用元件，无复杂形面零件。其基本采用模块化设计，便于标准化和流水线加工。由于较好的应用了电子控制技术，使得机械部分得到极大的简化，减少了机械加工，减小了加工难度，缩短了制造周期。从而极大的降低了生产成本。其造价明显低于其他同类产品，经济性好，适宜推广应用。

采用微电子控制，使控制更灵活；软件代替硬件的设计，使技术改造更新更方便。通过传感器及各种控制装置和语音提示装置达到了环境-机器人-人之间的信息交换。让机器人成为盲人的第二双眼睛。

Claims (5)

1.一种智能导盲车，其特征在于：它包括一个车体(1)、设在车体(1)下的驱动轮(3)、装在车体(1)内的智能操控装置以及一个手持操控面板(13)，所述的智能操控装置设有主控单片机(9)、在车体(1)的前部装有超声波测障探头(6)、在车体(1)的下部设有盲道检测探头(4)，超声波测障探头(6)通过超声波测障模块(7)接入主控单片机(9)的输入接口(8)，盲道检测探头(4)通过盲道检测模块(5)接入主控单片机(9)输入接口(8)，主控单片机(9)通过输出接口(10)与电机驱动模块(11)相接，电机驱动模块(11)与带动驱动轮的电机(2)相接，主控单片机(9)还与声音提示模块(12)相接，手持操控面板(13)通过连接线接入主控单片机(9)的输入接口(8)，手持操控面板(13)上设有运动控制按扭和手动、自动切换开关。

2.根据权利要求1所述的智能导盲车，其特征在于：在车体(1)两侧分别加装有一至两个超声波测障探头。

3.根据权利要求1所述的智能导盲车，其特征在于：盲道检测探头在车体(1)下部左右各设置一个，两个探头之间的距离与盲道的宽度相等。

4.根据权利要求1所述的智能导盲车，其特征在于：手持操控面板(13)上设有与外设耳机配套的音频接口，音频接口通过连接线与声音提示模块(12)相接。

5.根据权利要求1所述的智能导盲车，其特征在于：所述的驱动轮(3)设有四个，每个驱动轮(3)分别通过不同的电机驱动。