CN211157137U - 一种辅助盲人出行的拐杖系统 - Google Patents

Abstract

一种辅助盲人出行的拐杖系统，属于盲人拐杖领域，包括柱体和把手，还包括分别与MCU控制器连接的图像采集模块、震动提醒模块、语音模块、通信模块、电源模块和电风扇；图像采集模块包括设于把手前部的前置图像采集单元和设于把手后部的后置图像采集单元，图像采集模块用于实时对使用者的周边环境进行多方位的图像采集；语音模块用于接收来自MCU控制器的语音信号并采集外界声音，便于使用者与拐杖系统通过语音进行交互；震动提醒模块用于接收MCU控制器的警示信号并向使用者振动提醒路况信息；电源模块用于为拐杖系统供电；通信模块用于将图像采集模块获取的数据传输到云端；电风扇装于柱体上。采用多维度的摄像头设计可提高对盲人安全出行的保障。

Description

一种辅助盲人出行的拐杖系统

技术领域

本实用新型涉及盲人拐杖领域，尤其涉及一种辅助盲人出行的拐杖系统。

背景技术

一般情况下，盲人出行只能依靠导盲犬和拐杖。由于导盲犬的成本较高，拐杖成为更多盲人的选择。针对传统盲人拐杖结构简单、功能单一的不足，智能拐杖通过加装传感器、声光报警模块等方式具有了简单的智能，然而这仅仅是对外界环境的初步感知，对盲人出行安全提供的有效辅助非常有限。我国人口众多，路况复杂，尤其是在城市地区。盲人的出行不仅要经历正常人所面临的道路不平整、人多拥挤、迂回绕路等，还要面对无法有效获取外界信息的生理缺陷。随着社会的进步，盲人逐渐走向工作岗位，他们的出行问题亟需解决。

中国专利CN206543261U公开了一种多功能盲人智能拐杖，包括拐杖体,该智能拐杖还包括障碍测距单元、方位辨识单元、时间播报单元、语音播报单元、紧急求助单元、定位显示单元和单片机主控系统；障碍测距单元、方位辨别单元、时间播报单元、语音播报单元、紧急求助单元和定位显示单元均连接至单片机主控系统。该方案能够在一定程度上为盲人提供出行辅助，但是所提供的路障信息单一，无法感知地面是否结冰路滑、有无坑洼积水等严重影响盲人出行路况，并不能很好的解决盲人的实际出行问题。

中国专利CN106491322A公开了一种基于OpenCV图像识别的盲人拐杖控制系统及方法，所述基于OpenCV图像识别的盲人拐杖控制系统设置有：路况检测模块，用于实现对前方未知路况的检测，当遇到前方的障碍物，做出相应的响应提醒盲人用户；紧急呼叫模块，用于盲人用户实现在通过控制智能拐杖上的按键向指定好的电话号码拨打电话；人员定位模块，通过检测Wi-Fi信号强度，结合KNN算法来实现定位，并将该位置信息以短信的形式发送给家人。该方案借助图像处理实现路况识别，能够对盲人的出行提供较丰富的辅助信息，但是系统设计复杂，成本高，存在维护困难，所设计的算法不能够自主学习以提高目标的检测精度。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种辅助盲人出行的拐杖系统，可辅助盲人安全高效地出行。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种辅助盲人出行的拐杖系统，包括拐杖本体，所述拐杖本体包括柱体和设于柱体上部的把手，还包括图像采集模块、震动提醒模块、语音模块、通信模块、电源模块、MCU控制器和电风扇；所述图像采集模块、震动提醒模块、语音模块和通信模块分别与MCU控制器连接；电源模块为整个拐杖系统馈电；

所述图像采集模块包括前置图像采集单元和后置图像采集单元，所述前置图像采集单元设于把手的前部，所述后置图像采集单元设于把手的后部，图像采集模块用于实时对使用者的周边环境进行多方位的图像采集，并在MCU控制器控制下将图像数据通过通信模块传输到云端；

所述语音模块包括语音识别单元、扬声器和麦克风，语音模块用于接收来自MCU控制器的语音信号并采集外界声音，便于使用者与拐杖系统通过语音进行交互；

所述震动提醒模块设于把手内，震动提醒模块由偏心轮微型电机构成；所述震动提醒模块用于接收MCU控制器的警示信号并向使用者振动提醒路况信息；

所述电源模块用于为拐杖系统供电；所述电源模块设于柱体内，电源模块设有充放电接口；

所述通信模块用于将MCU控制器获取的数据传输到云端；所述通信模块支持蓝牙通信；

所述电风扇装设于柱体上并与电源模块电连接。

所述前置图像采集单元设有至少3组前置图像采集摄像头，前置图像采集摄像头用于采集盲人出行前方左中右三个维度的图像。

所述图像采集模块采用红外摄像头进行图像采集。

本实用新型还包括SOS按键，SOS按键内嵌于把手的底部并与MCU控制器连接，SOS按键用于通过MCU控制器发出求救信号。

本实用新型还包括复位按键，所述复位按键内嵌于把手的底部并与MCU控制器连接，复位按键用于拐杖系统的复位启动。

本实用新型还包括反光条，所述反光条贴设于柱体上。

相对于现有技术，本实用新型技术方案取得的有益效果是：

1、本实用新型通过前置图像采集单元和后置图像采集单元采集盲人周边信息，其中三组前置图像采集摄像头分别采集使用者左前方、右前方和正前方的场景，通过图像融合，更能广泛精确地反映使用者前进路线上的境况，后置图像采集摄像头采集使用者后方场景，增强对潜在危险的发现、防范能力，本实用新型采用多维度的摄像头设计可提高对盲人安全出行的保障。

2、本实用新型可借助使用者随身携带的手机与云平台连接，实现图像数据的云计算和人工智能处理，为应用服务提供商开发更多更好的盲人出行服务奠定基础，如可通过语音模块设置出行计划，云平台根据出行计划为使用者实时提供出行路线规划，从而使拐杖不仅能“看得见”，更能让使用者感知自己所处位置并清楚出行路线，同时降低拐杖系统本体的设计复杂度和成本。

附图说明

图1为本实用新型的外观结构示意图；

图2为图1中A部的内部结构示意图；

图3为本实用新型的电路连接示意图。

附图标记：柱体1，把手2，前置图像采集单元31，后置图像采集单元32，震动提醒模块4，语音模块5，MCU控制器6，通信模块7，电源模块8，SOS按键9，复位按键10，连接线11，电风扇12，反光条13。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型包括拐杖本体，所述拐杖本体包括柱体1和设于柱体1上部的把手2。

如图2～3所示，所述把手2内设有图像采集模块、震动提醒模块4、语音模块5、通信模块7和MCU控制器6、SOS按键9和复位按键10；所述柱体1内设有电源模块8；其中，所述图像采集模块、震动提醒模块4、语音模块5和通信模块7分别与MCU控制器6连接并由电源模块8馈电。

如图2所示，所述图像采集模块包括前置图像采集单元31和后置图像采集单元32，所述前置图像采集单元31设于把手2的前部，所述后置图像采集单元32设于把手2的后部，图像采集模块用于实时对使用者的周边环境进行多方位的图像采集，并将采集的图像数据在MCU控制器6控制下通过通信模块7传输到云端；

本实施例中，所述前置图像采集单元31设有3组前置图像采集摄像头，前置图像采集摄像头用于采集盲人出行前方左中右三个维度的图像；所述后置图像采集单元32设有1组后置图像采集摄像头；本实施例中，所述图像采集模块采用红外摄像头进行图像采集。

如图2～3所示，所述语音模块5包括语音识别单元、扬声器、麦克风及相应的驱动电路，语音模块5用于接收来自MCU控制器6的语音信号并采集外界声音，便于使用者与拐杖系统通过语音进行交互；本拐杖系统可通过语音控制的方式启动和设置系统参数。

如图2～3所示，所述震动提醒模块4设于把手2内，震动提醒模块4由偏心轮微型电机构成，震动提醒模块4用于接收MCU控制器6的警示信号并向使用者震动提醒路况信息，此外，震动提醒模块4可以根据信息类型改变震动频率。

如图2所示，所述电源模块8用于为整个拐杖系统供电；所述电源模块8设于柱体1内，所述电源模块8设有充放电接口，既可以通过外部电源为电源模块充电，又可以通过电源模块为使用者随身携带的手机进行充电，因此可方便使用者在紧急情况下为手机充电。

如图2～3所示，所述通信模块7用于将MCU控制器6获取的数据传输到云端，本实施例中，通信模块7由高速蓝牙芯片、收发天线和相应驱动电路构成，相应收发天线为内嵌式；

所述SOS按键9和复位按键10均由普通弹性开关按键构成，SOS按键9和复位按键10内嵌于把手2的底部并分别与MCU控制器6连接，防止使用者误碰，SOS按键9用于通过MCU控制器6发出求救信号；复位按键10用于拐杖系统的复位启动。

所述MCU控制器6用于控制和协调各模块(各模块包括图像采集模块、震动提醒模块、语音模块、通信模块、SOS按键和复位按键)的工作，接收各模块返回的数据，此外，MCU控制器可预先对图像数据做预处理(如压缩、降噪)，以减少向云端的传输数据量。

如图2所示，MCU控制器与各模块之间的连接线11包括三条线，左边单线条表示电源线，中间双线条表示地线，右边三线条表示信号线。

如图1所示，本实用新型还包括电风扇12和反光条13；所述电风扇13设于柱体1上并与电源模块8电连接(图示未画出电连接)，该电风扇可用于为使用者在天热时吹风解暑，体验感更好；所述反光条13贴合在柱体1上，用于警示作用，提高安全性。

本实用新型的使用方法如下：

1、本实用新型可通过图像采集模块实时采集外界的信息并传输至云端进行处理，图像采集模块通过红外摄像头准确感知周围场景中的信息，其中前置图像采集单元31由三组前置图像采集摄像头形成多角度图像采集，实现对左前方(1号前置图像采集摄像头)、正前方(2号前置图像采集摄像头)和右前方(3号前置图像采集摄像头)景象的拍摄，帮助使用者实时获得前进路线中全面的环境信息，同时4号后置图像采集摄像头完善了观察视角，更有利于对盲人的多方位保护；

2、MCU控制器6可预先对图像数据做预处理(如压缩、降噪)，然后通过通信模块7将处理后的图像数据传输到云端，云端对图像数据进行融合处理与分析，并将处理结果返回至MCU控制器6；对图像的处理可包括车辆行人方位速度识别、场景识别(如上下楼梯、地面凹坑、积水、红绿灯)和路面状况的评估等；

3、震动提醒模块4和语音模块5可根据云端回传信息，给予使用者导向和提醒注意行走安全的相关警示信息；行走过程中，使用者可通过语音模块5告知拐杖系统个性化的需求，如避开人行天桥和地下通道，设置目的地等，拐杖系统则通过云端数据处理进行定位和规划行走路径；语音模块5还可起到提醒路人注意和协助盲人的作用，并且可以对使用者进行语音识别，实现对拐杖系统的语音控制和操作；

4、当使用者遇到危险情况(如跌倒、受伤、突发身体不适等)，可以通过把手2的SOS按键9或语音呼救的方式通知拐杖系统，拐杖系统利用通信模块7通过使用者随身携带的手机向预先设置的救护机构发出求救信息，以便使用者获得及时的帮助；

5、本实用新型还可对行走过程中遇到的异常情况进行记录，以便保障使用者的出行权利；本实用新型可借助人工智能和大数据对使用者的出行数据进行分析，合理规划出行时间和路线，最终达到对盲人出行的高效辅助。

Claims (9)

1.一种辅助盲人出行的拐杖系统，包括拐杖本体，所述拐杖本体包括柱体和设于柱体上部的把手，其特征在于：还包括图像采集模块、震动提醒模块、语音模块、通信模块、电源模块、MCU控制器和电风扇；所述图像采集模块、震动提醒模块、语音模块和通信模块分别与MCU控制器连接，并由电源模块馈电；

所述图像采集模块包括前置图像采集单元和后置图像采集单元，所述前置图像采集单元设于把手的前部，所述后置图像采集单元设于把手的后部，图像采集模块用于实时对使用者的周边环境进行多方位的图像采集，并在MCU控制器控制下将图像数据通过通信模块传输到云端；

所述语音模块包括语音识别单元、扬声器和麦克风，语音模块用于接收来自MCU控制器的语音信号并采集外界声音，便于使用者与拐杖系统通过语音进行交互；

所述震动提醒模块用于接收MCU控制器的警示信号并向使用者振动提醒路况信息；

所述电源模块用于为拐杖系统供电；

所述通信模块用于将MCU控制器获取的数据传输到云端；

所述电风扇装设于柱体上并与电源模块电连接。

2.如权利要求1所述一种辅助盲人出行的拐杖系统，其特征在于：所述前置图像采集单元设有至少3组前置图像采集摄像头，前置图像采集摄像头用于采集盲人出行前方左中右三个维度的图像。

3.如权利要求1所述一种辅助盲人出行的拐杖系统，其特征在于：所述图像采集模块采用红外摄像头进行图像采集。

4.如权利要求1所述一种辅助盲人出行的拐杖系统，其特征在于：还包括SOS按键，SOS按键内嵌于把手的底部并与MCU控制器连接，SOS按键用于通过MCU控制器发出求救信号。

5.如权利要求1所述一种辅助盲人出行的拐杖系统，其特征在于：还包括复位按键，所述复位按键内嵌于把手的底部并与MCU控制器连接，复位按键用于拐杖系统的复位启动。

6.如权利要求1所述一种辅助盲人出行的拐杖系统，其特征在于：所述通信模块支持蓝牙通信。

7.如权利要求1所述一种辅助盲人出行的拐杖系统，其特征在于：所述震动提醒模块设于把手内，震动提醒模块由偏心轮微型电机构成。

8.如权利要求1所述一种辅助盲人出行的拐杖系统，其特征在于：还包括反光条，所述反光条贴设于柱体上。

9.如权利要求1所述一种辅助盲人出行的拐杖系统，其特征在于：所述电源模块上设有充放电接口。

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