CN210078239U - 一种应用超声波避障的盲杖 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用超声波避障的盲杖，包括触地板，触地板通过连杆连接元件箱，元件箱通过螺纹与握把可拆卸连接，元件箱内安装有控制器、可充电电源、语音/振动告警模块，对应可充电电源安装位置在元件箱侧壁开设充电孔，对应充电孔匹配设有用于将充电孔封闭的充电孔塞，对应语音/振动告警模块安装位置在元件箱侧壁上开设通音孔，控制器与可充电电源电连接，语音/振动告警模块与控制器电连接，所述控制器电连接超声波传感器。本实用新型的通过超声波传感器发射超声波，遇到障碍物即返回超声波，通过控制器可以计算出障碍物到超声波传感器的距离，再通过语音/振动告警模块进行语音和/或振动提醒前方有障碍物，提高了盲人的出行安全。

Description

一种应用超声波避障的盲杖

技术领域

本实用新型涉及导盲技术领域，特别是涉及一种应用超声波避障的盲杖。

背景技术

众所周知，人类与外界的信息交互通过视觉、听觉、嗅觉、触觉、味觉这5种方式。其中80％以上的信息交互是通过视觉进行。因此，视觉受损会给人类的日常生活带来极大的不便。而盲人出行的问题其中首要解决的问题。辅助盲人行进的方法一般有4中：人工照顾、盲道导引、导盲犬、手杖探路。人工照顾盲人的出行情况在安全性上有着很大的保障，但需要大量占用照料者的时间，这是一个无法解决的问题；而盲道，目前在不少发达城市都能见到，然而盲道导引目前还存在部分问题，一是盲道只存在于公共场所的部分地区，不能满足盲人从出发地到目的地的所有需求，二是盲道的建设还不规范，有的建筑设施会占用盲道，三是人们对盲道的认识还不够普及，有不少普通行人占据盲道的现象，因此盲道并不能解决盲人出行的问题。

依靠手杖探路是目前盲人所使用的主要辅助行进方式，经过训练后的盲人可以使用手杖来获取地面信息，但是手杖只能探测地面信息，对于上方的障碍物信息无法获取，盲人在使用过程中可能会出现上半身碰撞障碍物摔倒的危险。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种应用超声波避障的盲杖。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种应用超声波避障的盲杖，包括触地板，所述触地板通过连杆连接元件箱，所述元件箱通过螺纹与握把可拆卸连接，所述元件箱内安装有控制器、可充电电源、语音/振动告警模块，对应所述可充电电源安装位置在所述元件箱侧壁开设充电孔，对应充电孔匹配设有用于将充电孔封闭的充电孔塞，对应所述语音/振动告警模块安装位置在所述元件箱侧壁上开设通音孔，所述控制器与所述可充电电源电连接，所述语音/振动告警模块与所述控制器电连接，所述控制器电连接超声波传感器，所述超声波传感器嵌装于传感器安装板上，所述传感器安装板与所述元件箱上端相连接；所述超声波传感器设置为3个，分别为第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器，所述传感器安装板为长方体状，所述第一超声波传感器、第二超声波传感器嵌装于所述传感器安装板的右端用于检测前方的障碍物距离，所述第三超声波传感器嵌装于所述传感器安装板的上端用于检测上方的障碍物距离。

作为优选的技术方案，所述可充电电源为锂电池或镍镉电池或镍氢电池或铅蓄电池。

作为优选的技术方案，所述超声波传感器包括超声波发射模块、超声波接收模块、用于发射和接收超声波的超声波探头，所述超声波发射模块电接所述控制器和超声波探头，用于接收控制器电信号并控制超声波探头发射超声波信号，所述超声波接收模块电接所述控制器和超声波探头，用于接收超声波探头所接收的超声波信号并传输至控制器。

作为优选的技术方案，所述第一超声波传感器与第二超声波传感器之间的超声波探头距离为2.5～4cm。

作为优选的技术方案，所述超声波传感器的中心频率为35～40kHZ。

作为优选的技术方案，所述充电孔塞铰接于所述元件箱外侧壁上。

作为优选的技术方案，所述元件箱与握把螺纹连接的一端设有开口，对应所述开口匹配设置有将所述开口封闭的密封盖。

作为优选的技术方案，所述触地板下端连接万向轮。

有益效果在于：

本实用新型的一种应用超声波避障的盲杖，通过超声波传感器发射超声波，遇到障碍物即返回超声波，通过控制器可以计算出障碍物到超声波传感器的距离，再通过语音/振动告警模块进行语音和/或振动提醒前方有障碍物。本实用新型设计三个超声波传感器，其中两个用于检测前方障碍物，一个用于检测上方障碍物，配合触地板基本上可以将盲人行走时的前方的上下左右各个方位的障碍物检测出，提高盲人的出行安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型一种应用超声波避障的盲杖的结构示意图；

图2为本实用新型一种应用超声波避障的盲杖的传感器安装板的右视图；

图3为本实用新型一种应用超声波避障的盲杖的原理框图；

图4为本实用新型一种应用超声波避障的盲杖的握把和元件箱分离爆炸结构图；

图5为本实用新型一种应用超声波避障的盲杖的超声探头方向特性图；

图6为本实用新型一种应用超声波避障的盲杖的第一超声波传感器和第二超声波传感器的检测范围图；

图7为本实用新型一种应用超声波避障的盲杖的第三超声波传感器的检测范围图；

图中，1为触地板，2为连杆，3为元件箱，4为握把，5为控制器，6为可充电电源，7为语音/振动告警模块，8为充电孔，9为充电孔塞，10为通音孔，11为超声波传感器，1101为第一超声波传感器，1102为第二超声波传感器，1103为第三超声波传感器，11-1为超声波发射模块，11-2为超声波接收模块，11-3为超声波探头，12为传感器安装板，13为万向轮，14为开口，15为密封盖。

具体实施方式

现在结合说明书附图对本实用新型做进一步的说明。

本实用新型实施例，如图1～图3所示的，一种应用超声波避障的盲杖，包括触地板1，所述触地板1通过连杆2连接元件箱3，所述元件箱3通过螺纹与握把4可拆卸连接，所述元件箱3内安装有控制器5、可充电电源6、语音/振动告警模块7，对应所述可充电电源6安装位置在所述元件箱3侧壁开设充电孔8，对应充电孔8匹配设有用于将充电孔8封闭的充电孔塞9，对应所述语音/振动告警模块7安装位置在所述元件箱3侧壁上开设通音孔10，所述控制器5与所述可充电电源6电连接，所述语音/振动告警模块7与所述控制器5电连接，所述控制器5电连接超声波传感器11，所述超声波传感器11嵌装于传感器安装板12上，所述传感器安装板12与所述元件箱3上端相连接。所述超声波传感器11设置为3个，分别为第一超声波传感器1101、第二超声波传感器1102、第三超声波传感器1103，所述传感器安装板12为长方体状，所述第一超声波传感器1101、第二超声波传感器1102嵌装于所述传感器安装板12的右端用于检测前方的障碍物距离，所述第三超声波传感器1103嵌装于所述传感器安装板12的上端用于检测上方的障碍物距离。

如图3所示的，是本实用新型实施例的原理框图。本实施例通过超声波传感器11发射超声波，遇到障碍物即返回超声波，通过控制器5可以计算出障碍物到超声波传感器11的距离，再通过语音/振动告警模块7进行语音和/或振动提醒前方有障碍物。超声波测距的计算公式如下所示。

S＝c*t/2

式中S——测距结果值；

c——超声波在介质中的传输速度，在空气中国大约为340m/s；

t——发送超声波到接收回波经历的时间。

在本实施例中，所述可充电电源6可以选择为锂电池或镍镉电池或镍氢电池或铅蓄电池。控制器5选择为ENYNOS4412处理器。

而超声波传感器，参照图3，所述超声波传感器11包括超声波发射模块11-1、超声波接收模块11-2、用于发射和接收超声波的超声波探头11-3，所述超声波发射模块11-1电接所述控制器5和超声波探头11-3，用于接收控制器5电信号并控制超声波探头11-3发射超声波信号，所述超声波接收模块11-2电接所述控制器5和超声波探头11-3，用于接收超声波探头所接收的超声波信号并传输至控制器5。

本实施例当中的超声波传感器11选择收发一体式的超声波传感器。具体原理为，由控制器5控制超声波发射模块11-1控制超声波探头11-3发射超声波信号，此时控制器5同时计时，检测到障碍物后，超声波返回，由超声波探头11-3接收后并通过超声波接收模块11-2转换为电信号传输至控制器5进行简单的数据处理。此时，发送超声波到接收回波经历的时间t由控制器5计时得到，即发出超声波信号到接收到超声波信号这段时间，c为固定值，通常为340m/s，控制器5只需做简单的乘除法运算即可得到测距结果S。S值由语音/振动告警模块7进行语音提醒或振动提醒。语音提醒可以是预存储的语音数据，比如“前方S米处有障碍物，请注意躲避”等。振动则可以选择振动器，振动器开关由控制器5控制。

超声波传感器11中心频率设置为40kHZ，选择T/R40超声波传感器，其可发射110～115dB的声压，如图5所示为本实施例当中的超声波传感器11的超声探头方向特性图。从图5中，可以看出，本实施例中的传感器在-6dB(能量衰减一半)处的波束角为15°。

盲人行进过程中前方通过两个超声波传感器11进行探测，且所述第一超声波传感器1101与第二超声波传感器1102之间的超声波探头距离为3.5cm。安装时，2个超声波探头分别向左右各转动7.5°，如图6所示，最终将水平区域划分成3个部分，正前方的区域大约为15°角，能够被2个超声波传感器同时检测到，左前方和右前方的区域大约为15°，只能被其中一个超声波传感器检测到。且超声波传感器中心处所能检测到的最远距离为225cm，边缘最远距离大约为200cm，给予盲人足够的安全反应距离，以利于盲人避开障碍物。

对于头顶上方的障碍物通过一个向上的超声波探头进行探测，其检测范围如图7所示，使用时，向上的超声波探头距离使用者0.3左右，保证其头部不会在检测范围内，探测距离根据使用者的身高来判定，本实施例中，探测距离为75cm。

作为优选的技术方案，本实施例中，为了便于充电，所述充电孔塞9铰接于所述元件箱3外侧壁上。

作为优选的技术方案，如图4所示的，所述元件箱3与握把4螺纹连接的一端设有开口14，对应所述开口14匹配设置有将所述开口封闭的密封盖15。

作为优选的技术方案，如图1所示的，所述触地板下端连接万向轮13。采用万向轮13来代替原有的击打式的探路，使得探路更加轻松，减少了盲人的体力消耗。

以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种应用超声波避障的盲杖，包括触地板，所述触地板通过连杆连接元件箱，所述元件箱通过螺纹与握把可拆卸连接，其特征在于：所述元件箱内安装有控制器、可充电电源、语音/振动告警模块，对应所述可充电电源安装位置在所述元件箱侧壁开设充电孔，对应充电孔匹配设有用于将充电孔封闭的充电孔塞，对应所述语音/振动告警模块安装位置在所述元件箱侧壁上开设通音孔，所述控制器与所述可充电电源电连接，所述语音/振动告警模块与所述控制器电连接，所述控制器电连接超声波传感器，所述超声波传感器嵌装于传感器安装板上，所述传感器安装板与所述元件箱上端相连接；所述超声波传感器设置为3个，分别为第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器，所述传感器安装板为长方体状，所述第一超声波传感器、第二超声波传感器嵌装于所述传感器安装板的右端用于检测前方的障碍物距离，所述第三超声波传感器嵌装于所述传感器安装板的上端用于检测上方的障碍物距离。

2.根据权利要求1所述的一种应用超声波避障的盲杖，其特征在于：所述可充电电源为锂电池或镍镉电池或镍氢电池或铅蓄电池。

3.根据权利要求1所述的一种应用超声波避障的盲杖，其特征在于：所述超声波传感器包括超声波发射模块、超声波接收模块、用于发射和接收超声波的超声波探头，所述超声波发射模块电接所述控制器和超声波探头，用于接收控制器电信号并控制超声波探头发射超声波信号，所述超声波接收模块电接所述控制器和超声波探头，用于接收超声波探头所接收的超声波信号并传输至控制器。

4.根据权利要求3所述的一种应用超声波避障的盲杖，其特征在于：所述第一超声波传感器与第二超声波传感器之间的超声波探头距离为2.5～4cm。

5.根据权利要求1所述的一种应用超声波避障的盲杖，其特征在于：所述超声波传感器的中心频率为35～40kHZ。

6.根据权利要求1所述的一种应用超声波避障的盲杖，其特征在于：所述充电孔塞铰接于所述元件箱外侧壁上。

7.根据权利要求1所述的一种应用超声波避障的盲杖，其特征在于：所述元件箱与握把螺纹连接的一端设有开口，对应所述开口匹配设置有将所述开口封闭的密封盖。

8.根据权利要求1所述的一种应用超声波避障的盲杖，其特征在于：所述触地板下端连接万向轮。

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