CN211326638U - 智能导盲机器人 - Google Patents

Abstract

一种智能导盲机器人，包括导盲杖主体、安装在导盲杖主体上的主控器、一键求助模块、GPS定位模块、超声波或红外线探测模块、提示模块以及电池模块，主控器与一键求助模块、GPS定位模块、超声波或红外线探测模块和提示模块相连，一键求助模块用于一键触发与远程对端的无线通信连接并向远程对端发送求助信息，GPS定位模块用于产生定位信号并发送给远程对端，超声波或红外线探测模块用于发射超声波或红外线并接收从障碍物反射回来的超声波或红外线，由此探测障碍物的方位和距离，提示模块用于根据超声波或红外线探测结果产生关于障碍物方位和距离的提示。本实用新型的智能导盲机器人能够有效提高盲人出行的安全性和便利性。

Description

智能导盲机器人

技术领域

本实用新型涉及导盲设备，具体是一种智能导盲机器人。

背景技术

全世界盲人+重度弱视患者，总数接近4500万，而且每年会出现新盲人大约45万人，低视力135万人，这也就意味着每分钟就会出现1个盲人和3个低视力患者。由于受到失明或低视力的影响，盲人和低视力患者的日常起居与出行多有不便。导盲设备可以为盲人和低视力患者的起居与出行提供很大的帮助。

在2011年11月9日开幕的“2011年国际机器人展”上展出了一种4 脚导盲犬型机器人“NR003”。像真正的导盲犬那样，人只要站在旁边握住把手，往想要的前进方向对把手施力，机器人就能像导盲犬一样带路。2013 年，日本NSK公司研发的导盲犬机器人原型进入第三阶段，该导盲犬采用微软的XBOX体感外设Kinect机器人进行探测，增加了语音控制技术，当机器掌握周围地形环境之后便指导盲人行走，帮助盲人更有效地避免各种障碍，更好地完成爬楼梯等工作。2016年世界移动大会(MWCS)上，一款名为META的智能导盲机器人，这款“全球首部实用化人工智能导盲终端”亮相。独特MCS平台技术，依托可靠的天网与私有云立体视觉、3D建模、实时导航定位等技术，凭借META让盲人拥有更加精准地获取周围信息、感知周围环境的能力。现有的导盲机器人设计复杂，但其功能的实用性以及给失明者或低视力者带来的便利性与安全性仍然存在不足。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于弥补现有技术的不足，提供一种智能导盲机器人。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种智能导盲机器人，包括导盲杖主体、安装在所述导盲杖主体上的主控器、一键求助模块、GPS定位模块、超声波或红外线探测模块、提示模块以及电池模块，所述主控器与所述一键求助模块、所述GPS定位模块、所述超声波或红外线探测模块和所述提示模块相连，所述一键求助模块用于一键触发与远程对端的无线通信连接并向所述远程对端发送求助信息，所述GPS定位模块用于产生定位信号并发送给所述远程对端，所述超声波或红外线探测模块用于发射超声波或红外线并接收从障碍物反射回来的超声波或红外线，由此探测障碍物的方位和距离，所述提示模块用于根据超声波或红外线探测结果产生关于障碍物方位和距离的提示。

进一步地：

所述提示模块包括声音告警模块和/或振动提醒模块，所述声音告警模块和振动提醒模块均与所述主控器相连，所述声音告警模块用于在超声波或红外线探测到有障碍物时发出有关障碍物方位和距离信息的提示音，所述振动提醒模块用于在超声波或红外线探测到有障碍物时产生基于障碍物方位和距离信息的预设方式的振动。

所述振动提醒模块包括分别安装在所述导盲杖主体的把手的左右两侧的左侧振动装置和右侧振动装置，并设置成根据障碍物方位和距离信息触发所述左侧振动装置和/或右侧振动装置按照预设方式振动。

还包括发光模块，所述发光模块安装在所述导盲杖主体上并与所述主控器相连，用于通过发光来提醒他人所述智能导盲机器人的使用者的行动位置。

还包括光线传感器，所述光线传感器安装在所述导盲杖主体上并与所述主控器相连，用于检测环境光的亮度，由所述主控器根据所述光线传感器检测到的环境光亮度情况来控制所述发光模块发光。

在所述导盲杖主体的把手的后端端面上设置有一个所述发光模块。

还包括设置在所述导盲杖主体的杖身上的反光条，所述反光条用于对所述发光模块所发的光和环境光进行反射以增加所述导盲杖主体的发光面和醒目度。

还包括触碰开关，所述触碰开关设置在所述导盲杖主体的下部并与所述主控器相连，用于在触碰到障碍物时产生触碰信号，由所述主控器根据所述触碰开关产生的触碰信号来控制所述提示模块进行障碍物提示。

还包括设置在所述导盲杖主体的底端的万向轮。

所述一键求助模块包括2G至5G中任一种移动通讯模块。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提出的智能导盲机器人包括设在导盲杖主体上的主控器、一键求助模块、GPS定位模块、超声波或红外线探测模块和提示模块，其中，所述一键求助模块可以方便地被盲人使用者一键触发与远程对端(例如盲人的监护人员或是其他亲友、医护人员的终端设备)的无线通信连接并向远程对端发送求助信息，所述GPS定位模块可以产生盲人使用者的定位信号并发送给所述远程对端，方便在远端的救助人员于紧急情况下快速准确定位盲人的位置，所述超声波或红外线探测模块可以发射超声波或红外线并接收从障碍物反射回来的超声波或红外线，在盲人行走过程中实时探测路上的障碍物的方位和距离，而提示模块则可根据超声波或红外线探测结果来产生关于障碍物方位和距离的提示，让盲人及时避开障碍物。采用上述设计的智能导盲机器人，不仅为盲人准确可靠地避障提供了很大的便利，也使盲人日常生活和出行的安全性大大提高，且由于能够确保得到及时的定位和救助，盲人的活动范围也可以大大增加。

根据优选的方案，本实用新型还能够获得进一步的优点。

例如，在一种优选的方案中，通过导盲杖主体把手左右两侧设置的左侧振动装置和右侧振动装置，在超声波或红外线探测探测到障碍物时按照预设方式振动，振动传到盲人的手上，可以更加可靠地提醒盲人及时避开不同方向的障碍物，避免因外界声音嘈杂的影响或因盲人听力较弱而导致盲人得不到有效的避障声音告警提醒。

又如，在另一种优选的方案中，导盲杖主体上设置发光模块，可以通过发光提醒路人和车辆盲人所在的位置，对盲人给予方便，提高盲人在路上的安全性。较佳地，通过设置发光模块和光线传感器，由光线传感器安检测环境光的亮度，主控器根据环境光亮度情况来控制发光模块发光，这种设计能够避免使发光模块在光线强的地方不必要地发光与耗电。根据另一较佳的设计，通过在导盲杖主体的把手的后端端面上设置一个发光模块，该发光模块向导盲杖主体的后方发光，即向盲人的后方发光，从而可以提醒后方的车辆(如人行道上的电动车)有盲人在其前方，注意及时避让。此外，反光条的设计，不仅能够让发光模块产生的光以更加醒目地向周围发出，而且还能随时随地借助外部环境光来给他人以提醒，有效地提高盲人在外行走的安全性。

本实用新型的智能导盲机器人对于盲人日常出行与活动具有很高的实用价值，能够有效提高盲人出行安全性和便利性，提升其生活品质。

附图说明

图1为本实用新型智能导盲机器人一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下对本实用新型的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参阅图1，在一种实施例中，一种智能导盲机器人，包括导盲杖主体，所述导盲杖主体采用包括把手和杖身的拐杖式结构(拐杖式结构为本领域技术人员所熟知，本实用新型未予图示)，在所述导盲杖主体上安装有主控器、一键求助模块、GPS定位模块、超声波或红外线探测模块、提示模块以及电池模块。所述主控器与所述一键求助模块、所述GPS定位模块、所述超声波或红外线探测模块和所述提示模块相连，所述一键求助模块用于一键触发与远程对端的无线通信连接并向所述远程对端发送求助信息，所述GPS定位模块用于产生定位信号并发送给所述远程对端，所述超声波或红外线探测模块用于发射超声波或红外线并接收从障碍物反射回来的超声波或红外线，由此探测障碍物的方位和距离，所述提示模块用于根据超声波或红外线探测结果产生关于障碍物方位和距离的提示。本实用新型实施例的智能导盲机器人中，所述一键求助模块可以方便地被盲人使用者一键触发与远程对端(例如盲人的监护人员或是其他亲友、医护人员的终端设备)的无线通信连接并向远程对端发送求助信息；所述GPS定位模块可以产生盲人使用者的定位信号并发送给所述远程对端，方便使用所述远程对端的救助者在出现紧急情况时(如身体出现特殊状况时)快速精准定位盲人的位置；所述超声波或红外线探测模块可以发射超声波或红外线并接收从障碍物反射回来的超声波或红外线，在盲人行走过程中实时探测路上的障碍物的方位和距离；而提示模块则可根据超声波或红外线探测结果来产生关于障碍物方位和距离的提示，让盲人及时避开障碍物。采用上述设计的智能导盲机器人，不仅为盲人准确可靠地避障提供了很大的便利，也使盲人日常生活和出行时的安全保障得到很大的改善，且由于能够确保得到及时的定位和救助，盲人的活动范围也可以大大增加。

在优选的实施例中，所述提示模块包括声音告警模块和/或振动提醒模块，所述声音告警模块和振动提醒模块均与所述主控器相连，所述声音告警模块用于在超声波或红外线探测到有障碍物时发出有关障碍物方位和距离信息的提示音，所述振动提醒模块用于在超声波或红外线探测到有障碍物时产生基于障碍物方位和距离信息的预设方式的振动。

在更优选的实施例中，所述振动提醒模块包括分别安装在所述导盲杖主体的把手的左右两侧的左侧振动装置和右侧振动装置，并设置成根据障碍物方位和距离信息触发所述左侧振动装置和/或右侧振动装置按照预设方式振动。

采用上述实施例，通过导盲杖主体上的振动提醒模块，尤其是把手左右两侧设置的左侧振动装置和右侧振动装置，在超声波或红外线探测探测到障碍物时按照预设方式振动，振动传到盲人的手上，可以更加可靠地提醒盲人及时避开不同方向的障碍物，避免因外界声音嘈杂的影响或因盲人听力较弱而导致盲人得不到有效的避障声音告警提醒。

参阅图1，在优选的实施例中，所述智能导盲机器人还包括发光模块，所述发光模块安装在所述导盲杖主体上并与所述主控器相连，用于通过发光来提醒他人所述智能导盲机器人的使用者的行动位置。导盲杖主体上设置发光模块，可以通过发光提醒路人和车辆盲人所在的位置，对盲人给予方便，提高盲人在路上的安全性。在一个实施例中，所述发光模块可以是通过导盲杖主体上的按钮来控制发光。

参阅图1，在更优选的实施例中，所述智能导盲机器人还包括光线传感器，所述光线传感器安装在所述导盲杖主体上并与所述主控器相连，用于检测环境光的亮度，并由所述主控器根据所述光线传感器检测到的环境光亮度情况来控制所述发光模块发光。由于盲人无法知晓周围光线昏暗程度，盲人自己通常难以确定何时何地需要操控按钮来使发光模块发光。通过在导盲杖主体上进一步设置光线传感器，由光线传感器安检测环境光的亮度，由主控器根据环境光亮度情况来控制发光模块发光，需要的时候启动发光模块发光，否则控制停止发光。上述设计能够避免使发光模块在光线明亮的场所不必要地发光，这不仅可以避免使发光模块有效省电，而且也能够在一定程度上减轻许多盲人携带“一个不停发光的拐杖”造成的心理负担。更优选地，采用光线传感器侦测环境光明亮程度，主控器还可以根据环境光亮度情况控制发光功率等级，来控制发光模块发光的亮度，例如，在傍晚光线稍微昏暗或周边有灯光的地方，可以控制发光模块以较高的功率发光，使其更为显眼，在较黑暗的夜间环境，则可以控制发光模块以较低的功率发光，因为此时较弱的光也足够醒目。

在优选的实施例中，在所述导盲杖主体的把手的后端端面上设置有一个所述发光模块。根据本实施例的较佳设计，通过在导盲杖主体的把手的后端端面上设置一个发光模块，该发光模块向导盲杖主体的后方发光，即向盲人的后方发光，从而可以提醒后方的车辆(如机动车，尤其是行驶在人行道上的自行车、电动车等)有盲人在其前方，注意及时避让。由于从后方辨识盲人的难度比从前方辨识的难度大得多，此设计能够显著降低盲人被人/车辆从后方冲撞的几率。

在优选的实施例中，所述智能导盲机器人还包括设置在所述导盲杖主体的杖身上的反光条，所述反光条用于对所述发光模块所发的光和环境光进行反射以增加所述导盲杖主体的发光面和醒目度。反光条的设置不仅能够让发光模块产生的光以更加醒目地向周围发出，而且还能随时随地借助外部环境光来给他人以提醒，有效地提高盲人在外行走的安全性。

参阅图1，在优选的实施例中，所述智能导盲机器人还包括触碰开关，所述触碰开关设置在所述导盲杖主体的下部并与所述主控器相连，用于在触碰到障碍物时产生触碰信号，由所述主控器根据所述触碰开关产生的触碰信号来控制所述提示模块进行障碍物提示。如果障碍物的高度较矮或位置较低，其可能不会被超声波或红外线探测到，通过在导盲杖主体的下部设置触碰开关，由触碰方式来触发声音提示或震动提示，从而可以确保针对这类高度较矮或位置较低的障碍物向盲人发出提醒，避免与之发生碰撞或被绊倒。

在优选的实施例中，所述智能导盲机器人还包括设置在所述导盲杖主体的底端的万向轮，通过万向轮既可以让盲人方便轻松地携智能导盲机器人行走导盲，还可以使智能导盲机器人更好地翻越障碍物。

在不同的实施例中，所述一键求助模块包括2G至5G中任一种移动通讯模块，一键求助的通信方式可以是发送救助信息，例如短信，也可以是双向通话。

以下进一步描述本实用新型的一种具体实施例。

一种具体实施例的智能导盲机器人设计成具有拐杖式结构的导盲杖主体，具有把手和杖身，杖身可采用伸缩杆。主控器可安放于把手或伸缩杆的内部。导盲杖主体上安装有振动提醒模块、超声波或红外线探测模块、发声警告模块、一键求助模块(可含双向通话模块)、GPS定位模块、发光模块。可使用单片机例如PIC18F8520作为主控器。采用超声测距模块和红外数字避障传感器作为避障监测端。通过超声测距可产生关于障碍物的提示信息。

该智能导盲机器人采用LED闪烁、反光条反光、语音播报提醒以及振动提醒模块相结合的方式，具有声、光、振动三重提醒功能。针对盲人使用者，通过语音和振动提醒盲人智能规避障碍；针对路人，在光线昏暗的情况下LED灯闪烁和反光条提醒路人给与方便。触碰按钮可配合发光模块 (例如2个按钮配合两个LED)来控制发光，通过发光，给行人发出盲人左右转向等提示信息。通过把手左右侧的2个振动提醒模块进行振动，可向盲人传达左右向障碍物信息。

GPS定位模块除了可以向远端发送智能导盲机器人使用者的定位信息之外，还可以用于为智能导盲机器人使用者进行路线规划与导航。路线规划包括智能规划和人工设定两种方式。智能规划是由程序设置特定的起点和目的地，供盲人自主选择。人工设定则是人工预设起点、终点，自动建立路线库。线路规划完毕后，通过智能导盲机器人的语音播报，供盲人参考。

智能导盲机器人含把手(手柄)和杖身的拐杖式结构设计，以及杖身底端带万向越障轮的设计，方便盲人使用。在保留传统导盲杖基础功能的基础上，本智能导盲机器人可以更人性化地提高盲人的体验。

当盲人持智能导盲机器人行走时，超声波或红外线探测模块可测量物体与盲人之间的距离，并结合语音/振动提醒模块来告知盲人前方是否有障碍物，例如通过语音播报“正前方约5米处有树”，从而有效地帮助盲人安全、高效率地行走。

智能导盲机器人的电源模块可采用太阳能电池及蓄电池进行混合供电，满足设备的基本设计需求，持续稳定地给各个模块提供工作电压，使各个模块正常运行。

实施例的本智能导盲机器人为盲人提供了很好的安全性和便利性，实用价值高。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (10)

1.一种智能导盲机器人，其特征在于,包括导盲杖主体、安装在所述导盲杖主体上的主控器、一键求助模块、GPS定位模块、超声波或红外线探测模块、提示模块以及电池模块，所述主控器与所述一键求助模块、所述GPS定位模块、所述超声波或红外线探测模块和所述提示模块相连，所述一键求助模块用于一键触发与远程对端的无线通信连接并向所述远程对端发送求助信息，所述GPS定位模块用于产生定位信号并发送给所述远程对端，所述超声波或红外线探测模块用于发射超声波或红外线并接收从障碍物反射回来的超声波或红外线，由此探测障碍物的方位和距离，所述提示模块用于根据超声波或红外线探测结果产生关于障碍物方位和距离的提示。

2.如权利要求1所述的智能导盲机器人，其特征在于,所述提示模块包括声音告警模块和/或振动提醒模块，所述声音告警模块和振动提醒模块均与所述主控器相连，所述声音告警模块用于在超声波或红外线探测到有障碍物时发出有关障碍物方位和距离信息的提示音，所述振动提醒模块用于在超声波或红外线探测到有障碍物时产生基于障碍物方位和距离信息的预设方式的振动。

3.如权利要求2所述的智能导盲机器人，其特征在于,所述振动提醒模块包括分别安装在所述导盲杖主体的把手的左右两侧的左侧振动装置和右侧振动装置，并设置成根据障碍物方位和距离信息触发所述左侧振动装置和/或右侧振动装置按照预设方式振动。

4.如权利要求1至3任一项所述的智能导盲机器人，其特征在于,还包括发光模块，所述发光模块安装在所述导盲杖主体上并与所述主控器相连，用于通过发光来提醒他人所述智能导盲机器人的使用者的行动位置。

5.如权利要求4所述的智能导盲机器人，其特征在于,还包括光线传感器，所述光线传感器安装在所述导盲杖主体上并与所述主控器相连，用于检测环境光的亮度，由所述主控器根据所述光线传感器检测到的环境光亮度情况来控制所述发光模块发光。

6.如权利要求4所述的智能导盲机器人，其特征在于,在所述导盲杖主体的把手的后端端面上设置有一个所述发光模块。

7.如权利要求4所述的智能导盲机器人，其特征在于,还包括设置在所述导盲杖主体的杖身上的反光条，所述反光条用于对所述发光模块所发的光和环境光进行反射以增加所述导盲杖主体的发光面和醒目度。

8.如权利要求1至3任一项所述的智能导盲机器人，其特征在于,还包括触碰开关，所述触碰开关设置在所述导盲杖主体的下部并与所述主控器相连，用于在触碰到障碍物时产生触碰信号，由所述主控器根据所述触碰开关产生的触碰信号来控制所述提示模块进行障碍物提示。

9.如权利要求1至3任一项所述的智能导盲机器人，其特征在于,还包括设置在所述导盲杖主体的底端的万向轮。

10.如权利要求1至3任一项所述的智能导盲机器人，其特征在于,所述一键求助模块包括2G至5G中任一种移动通讯模块。

Images