CN204744867U - 一种可穿戴式智能导盲设备 - Google Patents

Abstract

一种可穿戴式智能导盲设备，包括腕带以及安装在所述腕带上的设备主体，所述设备主体内置有集成电路模块，所述集成电路模块包括所述主控电路模块以及与所述主控电路模块连接的超声波传感器、热释红外传感器、语音播放电路模块、运动处理电路模块、语音识别电路模块、定位模块、通信模块、触发按键。本实用新型提供的设备为可穿戴式设备，与导盲杖分离，在更换导盲杖时无需更换本设备，降低了费用；同时，本设备功能丰富，可以为盲人朋友提供更多的帮助。

Description

一种可穿戴式智能导盲设备

技术领域

本实用新型属于信息技术领域，尤其涉及一种可穿戴式智能导盲设备。

背景技术

我国盲人现状不容忽视。世界卫生组织设在日内瓦的防盲和防聋规划主任Thylefore博士指出：中国是全世界盲人最多的国家，约500万盲人，占全世界盲人口的18％，每年在中国约有45万人失明。国家卫生部医政司司长王羽在2005年全国防盲工作研讨会上也指出：“如果任由这个速度发展而不采取更加积极有效地措施，到2020年，预计盲人人数将会达到2000万人，盲人就会成为一个严重的公共卫生及社会问题”。盲人是社会中的一个特殊群体，他们不能用眼睛去体验这个世界的美好，并且在生活中有诸多的不便，比如在街上行走容易被绊倒、容易迷失方向、容易被行人撞到等等。

目前市场上出现了智能导盲杖，方便盲人用户使用。但是目前这种导盲杖是导盲装置与导盲杖结合为一体设计，价格比较昂贵，而且盲人在使用导盲杖是需要时刻探击地面产生整振动，使得导盲装置受冲击减少使用寿命；另外，导盲杖长期使用容易损坏，需要换掉整个智能导盲杖，成本较高。第三，目前的智能导盲杖的功能较少，只能判断是否有障碍物并提示用户，无法进行语音拨号、判断用户是否摔倒以及自动求救等功能。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种可穿戴式智能导盲设备，旨在解决现有智能导盲杖成本较高、功能不足的技术问题。

本实用新型是这样实现的，一种可穿戴式智能导盲设备，包括腕带以及安装在所述腕带上的设备主体，所述设备主体内置有集成电路模块，所述集成电路模块包括：

主控电路模块，用于与外围电路模块进行数据传输以及信号控制；

超声波传感器，用于通过发射超声波信号和接收返回信号判断前方是否有障碍物，以及当前方有障碍物时获取障碍物与用户间的距离；

热释红外传感器，用于当前方有障碍物时，判断所述障碍物是否为人体；

语音播放电路模块，用于根据判断出的障碍物是否为人体，输出相应的语音信号，以及用于当用户摔倒时播放提示语音，还用于播报当前时间；

内设加速度传感器和倾角传感器的运动处理电路模块，用于根据获取用户加速度数据以及运动方位角速度判断用户是否摔倒；

语音识别电路模块，用于识别用户的语音输出相应的语音指令，所述语音指令包括时间播报指令和拨号指令；

定位模块，用于获取用户的位置信息；

通信模块，用于完成电话拨号、短信发送以及无线网络连接；

触发按键，用于触发生成一键求救指令，以使所述主控电路模块获取所述定位模块输出的位置信息，并通过所述通信模块，将位置信息和当前时间以短信方式发送出去；

电源模块，用于为设备供电；

所述超声波传感器、热释红外传感器、语音播放电路模块、运动处理电路模块、语音识别电路模块、定位模块、通信模块、触发按键分别与所述主控电路模块连接。

进一步的，所述语音播放电路模块包括顺次连接的语音芯片、功放电路和喇叭。

进一步的，所述主控电路模块还连接有震动马达。

进一步的，所述定位模块为GPS模块。

进一步的，所述通信模块为2G、3G或者4G通信模块。

进一步的，所述设备主体的表面为显示屏，所述显示屏与所述集成电路板上的主控电路模块连接，用于当用户摔倒或者触发按键受触发时，显示出紧急联系人电话号码。

进一步的，所述电源模块包括充电控制电路、放电控制电路和锂电池,所述充电控制电路和放电控制电路分别与锂电池连接，所述放电控制电路的输出端作为电源输出端。

进一步的，所述设备主体边缘还设有夜行灯，所述夜行灯连接至所述集成电路板上的主控电路模块。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的智能导盲设备为可穿戴式设备，与导盲杖分离，盲人用户在使用导盲杖时不会影响到本设备的使用寿命，当导盲杖损坏时，直接更换导盲杖而无需更换本设备，费用较低；另外，本设备功能齐全，可以判断出是否有障碍物以及障碍物的距离，当有人在用户前方时，还能语音提示前方有人，另外还可以判断用户是否摔倒、一键发送包含有位置信息的求救短信、语音播报时间和语音拨号等，完善了设备功能。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的可穿戴式智能导盲设备的结构图；

图2是本实用新型实施例提供的集成电路模块的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本实用新型实施例提供的可穿戴式智能导盲设备结构，图2示出了其中集成电路模块的电路原理，为了便于说明仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。

参照图1，所述可穿戴式智能导盲设备，包括腕带1以及安装在所述腕带上的设备主体2，所述设备主体内置有集成电路模块(图中未示出)，参照图2，所述所述集成电路模块包括：

主控电路模块3，用于与外围电路模块进行数据传输以及指令控制；

超声波传感器4，用于通过发射超声波信号和接收返回信号判断前方是否有障碍物，以及当前方有障碍物时获取障碍物与用户间的距离；

热释红外传感器5，用于当前方有障碍物时，判断所述障碍物是否为人体；

语音播放电路模块6，用于根据判断出的障碍物是否为人体，输出相应的语音信号，以及用于当用户摔倒时播放提示语音，还用于播报当前时间；

运动处理电路模块7，用于根据获取用户加速度数据以及运动方位角速度判断用户是否摔倒；

语音识别电路模块8，用于识别用户的语音输出相应的语音指令，所述语音指令包括时间播报指令和拨号指令；

定位模块9，用于获取用户的位置信息；

通信模块10，用于完成电话拨号、短信发送以及无线网络连接；

触发按键11，用于触发生成一键求救指令，以使所述主控电路模块获取所述定位模块输出的位置信息，并通过所述通信模块，将位置信息和当前时间以短信方式发送出去；

电源模块12，用于为设备供电；

所述超声波传感器4、热释红外传感器5、语音播放电路模块6、运动处理电路模块7、语音识别电路模块8、定位模块9、通信模块10、触发按键11分别与所述主控电路模块3连接。

本实施例中，所述智能导盲设备为可穿戴式设备，用于戴在盲人用户的手腕上，所述设备主体安装在所述腕带上，具体的，类似于手表结构，所述腕带分成两段，分别传动连接与所述设备主体两侧；当然所述腕带也可以是一体式结构，为橡胶材料，直接将设备主体安装在腕带中间的安装孔位即可。由于本设备与导盲杖分离，因此本设备的使用寿命不受导盲杖影响，若导盲杖使用损坏，直接更换导盲杖即可，降低了费用。

具体工作时，首先集成电路模块通电初始化，超声波传感器、运动处理电路模块和语音识别电路模块启动工作。超声波传感器反射出超声波信号，当前方有障碍物时，所述超声波传感器接收超障碍物反射回的返回信号，若接收到返回信号表明前方有障碍物，并获取前方障碍物与用户间的距离，同时语音播放电路模块播放障碍物的距离语音，提示盲人用户。当发现前方有障碍物后，同时启动热释红外传感器，根据红外感应判断障碍物是否为人体，若为人体，则语音播放电路模块播放前方有人的提示信息，用于提示前方行人注意避让。

所述运动处理电路模块集成有陀螺仪与加速器，可以获取用户加速度数据以及运动方位角速度数据，主控电路模块根据这些数据可以判断出用户是否摔倒。当用户摔倒时，语音播放电路模块语音提示周围的人关于盲人用户的个人信息以及紧急情况联系人的电话号码，以便周围行人可以及时提供帮助。

当盲人用户需要获取当前时间或者进行语音拨号时，说出相应的语句，语音识别电路模块识别用户语句得到相应的语音指令，当所述语音指令为时间播报指令时，获取当期时间通过语音播放电路模块输出；若所述语音指令为拨号指令指令时，主控电路模块通过控制所述通信模块，完成拨号功能，具体的拨号号码可以由用户自己说出，也可以拨出预设号码，比如紧急联系人号码，或者服务后台号码。

当发生意外情况，比如盲人用户迷失方向，盲人用户按下设备上的触发按键，生成一键求救指令，此时所述主控电路模块控制开启所述定位模块并获取所述定位模块输出的位置信息，然通过所述通信模块，将位置信息和当前时间以短信方式发送出去。短信接收者收到短信后，可以立即找到盲人用户。

另外作为优选实施方式，所述主控电路模块3还连接有震动马达13。当判断出前方障碍物是人体的话，在输出提示语音的同时，震动马达工作，提示盲人用户前方有人，需要小心注意。

此外，优选的，所述设备主体表面为显示屏14，所述显示屏与所述集成电路板上的主控电路模块3连接，用于当用户摔倒或者触发按键受触发时，显示出紧急联系人电话号码。当盲人用户出现特殊情况时，显示屏上还会显示出紧急联系人电话号码，虽然通过语音方式也可以输出紧急联系人电话号码的语音，但是进一步通过显示屏显示出来，可以更加方便周围行人提供帮助。在非特殊情况下，显示屏熄灭以节约电量。另外，所述设备主体边缘还设有夜行灯15，所述夜行灯15连接至所述集成电路板上的主控电路模块3。夜晚时设备上的夜行灯用于警示周围的车辆和行人，保证盲人用户的安全。

下面对集成电路模块的各个组成部分作出一种实例列举和说明：

所述主控电路模块采用STM32作为主控芯片，该芯片搭载ARM公司最新的、具有先进架构的Cortex-M3内核，具有高性能、低成本、低功耗等优点，该芯片是32位处理器，CPU执行效率高，数据处理能力强，拥有出色的实时性能。芯片工艺为工业级别，在恶劣的环境下能稳定高效的工作。

本实施例采用超声波传感器来探测前方是否有障碍物。虽然红外测距具有便宜、易制、安全等优点，但精度低，距离近，方向性差，探测效果不尽如意。而本实施例采用超声波传感器，超声波传感器结构简单、体积小、费用低、技术难度小、信息处理简单可靠、易于小型化和集成化，并且超声波传感器对外界的光线和磁场不敏感，可用于恶劣的环境下。

所述热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标，其工作原理是利用热释电效应，即在钛酸钡一类晶体的上、下表面设置电极，在上表面覆以黑色膜，若有红外线间歇地照射，其表面温度上升△T，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷，在上下电极之间产生电压△U。热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源(热释电元件)、偏置电阻、EMI电容等元器件组成。

所述定位模块为GPS全球卫星定位系统模块。通过GPS模块可以免费接收到非常精确的格林威治时间、目标的经度、纬度，如果是移动物体还可以看到移动物体运动的方位角及运动速度等信息。

所述通信模块为2G、3G或者4G通信模块。考虑到本实施例中通信模块仅用于拨号以及发送短信，选用成本更为低廉的2G通信模块即可。2G通信模块即GSM模块，是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上的模块，其具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理功能，并提供标准接口。GSM模块具有发送SMS短信，语音通话，GPRS数据传输等基于GSM网络进行通信的所有基本功能。开发人员使用ARM或者单片机通过RS232串口与GSM模块通信，使用标准的AT命令就可以实现各种无线通信功能，例如：发送短信，拨打电话，GPRS拨号上网等。

所述语音播放电路模块6包括顺次连接的语音芯片、功放电路和喇叭。所述语音播放电路模块采用ISD4004语音录放模块，该模块芯片采用CMOS技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。

所述语音识别电路模块采用LD3320“语音识别”专用芯片，由ICRoute公司设计生产。该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路，包括AD、DA转换器、麦克风接口、声音输出接口等。本芯片在不需要外接任何的辅助芯片如Flash、RAM等，直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别/声控/人机对话功能。并且，识别的关键词语列表是可以任意动态编辑的。

所述运动处理电路模块采用MPU-6000(6050)模块，该模块为全球首例整合性6轴运动处理组件，相较于多组件方案，免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了大量的包装空间。

所述电源模块包括锂电池、充电控制电路和放电控制电路。充电时，通过外接充电器对锂电池进行充电，充满后，由锂电池为整个设备供电。

综上，本实施例提供的可穿戴式智能导盲设备与导盲杖分离，在更换导盲杖时无需更换本设备，降低了费用。同时，本设备功能丰富，可以为盲人朋友提供更多的帮助。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可穿戴式智能导盲设备，其特征在于，所述设备包括腕带以及安装在所述腕带上的设备主体，所述设备主体内置有集成电路模块，所述集成电路模块包括：

主控电路模块，用于与外围电路模块进行数据传输以及信号控制；

超声波传感器，用于通过发射超声波信号和接收返回信号判断前方是否有障碍物，以及当前方有障碍物时获取障碍物与用户间的距离；

热释红外传感器，用于当前方有障碍物时，判断所述障碍物是否为人体；

语音播放电路模块，用于根据判断出的障碍物是否为人体，输出相应的语音信号，以及用于当用户摔倒时播放提示语音，还用于播报当前时间；

内设加速度传感器和倾角传感器的运动处理电路模块，用于根据获取用户加速度数据以及运动方位角速度判断用户是否摔倒；

语音识别电路模块，用于识别用户的语音输出相应的语音指令，所述语音指令包括时间播报指令和拨号指令；

定位模块，用于获取用户的位置信息；

通信模块，用于完成电话拨号、短信发送以及无线网络连接；

触发按键，用于触发生成一键求救指令，以使所述主控电路模块获取所述定位模块输出的位置信息，并通过所述通信模块，将位置信息和当前时间以短信方式发送出去；

电源模块，用于为设备供电；

所述超声波传感器、热释红外传感器、语音播放电路模块、运动处理电路模块、语音识别电路模块、定位模块、通信模块、触发按键分别与所述主控电路模块连接。

2.如权利要求1所述可穿戴式智能导盲设备，其特征在于，所述语音播放电路模块包括顺次连接的语音芯片、功放电路和喇叭。

3.如权利要求2所述可穿戴式智能导盲设备，其特征在于，所述主控电路模块还连接有震动马达。

4.如权利要求3所述可穿戴式智能导盲设备，其特征在于，所述定位模块为GPS模块。

5.如权利要求4所述可穿戴式智能导盲设备，其特征在于，所述通信模块为2G、3G或者4G通信模块。

6.如权利要求1-5任一项所述可穿戴式智能导盲设备，其特征在于，所述设备主体的表面为显示屏，所述显示屏与所述集成电路板上的主控电路模块连接。

7.如权利要求6所述可穿戴式智能导盲设备，其特征在于，所述电源模块包括充电控制电路、放电控制电路和锂电池,所述充电控制电路和放电控制电路分别与锂电池连接，所述放电控制电路的输出端作为电源输出端。

8.如权利要求7所述可穿戴式智能导盲设备，其特征在于，所述设备主体的边缘还设有夜行灯，所述夜行灯连接至所述集成电路板上的主控电路模块。