CN211485555U - 一种智能语音交互式导盲杖 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能语音交互式导盲杖，其特征在于，包括拐杖把、上部拐杖体、中部支撑体和下部支撑体，所述拐杖把设在上部拐杖体的上端，上部拐杖体的下端与中部支撑体的上端连接，中部支撑体的下端与下部支撑体的上端连接。所述上部拐杖体上安装有可拆卸的荚舱，拐杖把的末端的内侧安装有电源开关和求助按钮，荚舱中设有双目摄像头、语音交互模块、GSM模块、GPS定位模块、陀螺仪、振动马达、电源模块和控制器，双目摄像头、语音交互模块、GPS定位模块、陀螺仪、振动马达、电源开关和求助按钮分别与控制器连接，电源模块为各个模块供电。本实用新型功能全面、设计人性化、智能化水平高、能起到最大限度保证盲人独立、安全出行的积极效果。

Description

一种智能语音交互式导盲杖

技术领域

本实用新型属于智能设备技术领域，主要涉及一种智能语音交互式导盲杖。

背景技术

我国是个盲人人口数量最多的国家，盲人是一个特殊的群体，其借助的辅助工具主要有导盲杖和导盲犬，其中使用导盲杖最为普遍，如何帮助盲人能够独立、自主的进行生活是十分有意义和十分必要的研究课题。

目前，利用超声波探头的非接触检测技术可以提前预知障碍物的距离，使盲人有效的避开障碍物，提高了出行安全，实现智能导盲。例如公开号为CN203400302U的实用新型专利的说明书中公开了一种语音导盲杖，其在使用时，通过使用者按下按钮，可将导盲杖由待机节能状态转为工作状态；导盲杖利用超声波发射电路和超声波接收电路检测正前方障碍物，利用红外线发射电路和红外线接收电路检测路面上的低矮障碍物。当检测到障碍时，语音电路控制扬声器发出提示声音，同时振动电机振动提醒。电子罗盘实时检测当前的行走方向，导盲杖使用者可以通过按键控制导盲杖播报行走的方向信息。

上述现有的语音导盲杖具有智能化程度较高、语音播报、操作简单等特点，它可以在一定程度上帮助盲人在无需专人陪伴的情况下，独立外出行走；但是也存在一些问题，例如只能够检测到障碍物却无法分辨出是什么类的障碍物，这样会让使用者感到困惑；此外，传统的超声波或红外探测器只能检测一条直线上的障碍物，无法对前方的所有障碍物分布进行检测，这便存在极大的隐患；语音播报功能也只能播报预设的提示语，实在谈不上智能；当意外发生时，例如盲人摔倒或迷路的状况下，无法做到快速的向盲人的家属发出求救信号并提供其所在的位置信息；体积较为庞大不便携带，一体式的结构设计也无法做到一根导盲杖满足不同身高的人使用。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种智能语音交互式导盲杖，以达到使盲人在无他人的帮助下能够完整地感知周围环境并足以独立出行、导盲杖附带的定位和导航功能也能为出行进行规划，并且在危险发生或者迷失方向时能通过手机APP或微信小程序让家人迅速定位到自己、可调式的设计也允许不同身高的人在不同环境中使用。

本实用新型的技术方案是：

一种智能语音交互式导盲杖，包括拐杖把、上部拐杖体、中部支撑体和下部支撑体，所述拐杖把设在上部拐杖体的上端，上部拐杖体的下端与中部支撑体的上端连接，中部支撑体的下端与下部支撑体的上端连接。

作为优选，所述上部拐杖体的下端设有下部外螺纹，中部支撑体的上端设有与下部外螺纹匹配的上部内螺纹。

作为优选，所述下部拐杖体的上端设有上部外螺纹，中部支撑体的下端设有与上部外螺纹匹配的下部内螺纹。

作为优选，所述下部支撑体的下端连接有防滑橡胶块。

作为优选，所述中部支撑体的外部设有反光条。

作为优选，所述上部拐杖体上安装有可拆卸的荚舱，拐杖把的末端的内侧安装有电源开关和求助按钮，荚舱中设有双目摄像头、语音交互模块、GSM模块、GPS定位模块、陀螺仪、振动马达、电源模块和控制器，双目摄像头、语音交互模块、GPS定位模块、陀螺仪、振动马达、电源开关和求助按钮分别与控制器连接，电源模块为各个模块供电。

作为优选，所述上部拐杖体或拐杖把的前端安装有探照灯。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的导盲杖，其杖体可以旋转调整高度，以适合不同身高的人群。利用图像识别技术能够精确判断出障碍物类型，得出回避的方式并通过语音模块发出提示；当迷路或者处于危险环境中时，可以按下求助按钮或通过语音命令触发求助功能；GPS定位器可以让家人实时掌握盲人所在的位置，并在紧急情况下推送至手机APP或微信小程序及时告知家人，以防盲人走失。盲人出行时也能通过语音命令开启导航功能，指引盲人前往目的地。在闲暇之余也可利用语音交互功能播放音乐、收听新闻广播、播放有声书籍等等。当导盲杖脱离时能通过蜂鸣器提示盲人导盲杖的位置，若盲人摔倒时也可触发警报吸引路人注意力。本实用新型专利所提供的新型导盲杖解决了以往产品无法准确检测障碍物和无法引导盲人前往目的地的缺陷，具有功能全面、设计人性化、智能化水平高、能起到最大限度保证盲人独立、安全出行的积极效果。

附图说明

图1是本实用新型中拐杖的结构示意图；

图2是本实用新型中荚舱的结构示意图；

图3是本实用新型的系统结构图；

图4是本实用新型的工作流程图；

图5是本实用新型的避障系统流程图；

图6是本实用新型的图像处理流程图。

图中：1-拐杖把、2-上部拐杖体、3-中部支撑体、4-下部支撑体、5-防滑橡胶块、6-反光条、7-荚舱。

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式参见图1-6，一种智能语音交互式导盲杖，包括拐杖把1、上部拐杖体2、中部支撑体3和下部支撑体4，拐杖把1设在上部拐杖体2的上端，上部拐杖体2的下端与中部支撑体3的上端连接，中部支撑体3的下端与下部支撑体4的上端连接。上部拐杖体2的下端设有下部外螺纹，中部支撑体3的上端设有与下部外螺纹匹配的上部内螺纹。下部拐杖体的上端设有上部外螺纹，中部支撑体3的下端设有与上部外螺纹匹配的下部内螺纹。三者之间通过螺纹连接，可以方便的调节高度。导盲杖杖体采用刚性材料制成空体式内腔，三段结构通过螺纹连接，可以使旋转调整拐杖体的高度，以适合不同身高的人群。

下部支撑体4的下端连接有防滑橡胶块5，为了在光滑的路面行走时防止盲人随拐杖滑倒。中部支撑体3的外部设有反光条6。中部支撑体3设置的反光条6是为了提醒周围的车辆等的避让。

上部拐杖体2上安装有可拆卸的荚舱7，拐杖把1的末端的内侧安装有电源开关和求助按钮，荚舱7中设有双目摄像头、语音交互模块、GSM模块、GPS定位模块、陀螺仪、振动马达、电源模块和控制器，双目摄像头、语音交互模块、GPS定位模块、陀螺仪、振动马达、电源开关和求助按钮分别与控制器连接，电源模块为各个模块供电。

上部拐杖体2或拐杖把1的前端安装有探照灯，方便在昏暗环境下引起路人的注意。

荚舱7与导盲杖为可拆卸结构，荚舱7与导盲杖可分离，荚舱7单独佩戴在胸前，当佩戴在胸前时使用背带进行固定，采用佩戴方式时视场更佳，障碍物检测距离更远。此时求助功能主要依靠语音命令进行触发；背带上设置反光条和额外的振动马达，可以更直观的警示障碍物的位置。

控制器采用Raspberry Pi，Raspberry Pi是一款迷你电脑，预装Linux系统，体积仅信用卡大小，搭载ARM架构处理器，运算性能和智能手机相仿。Raspberry Pi提供了可供键鼠使用的USB接口，此外还有快速以太网接口、SD卡扩展接口以及1个HDMI高清视频输出接口，可与显示器或者TV相连。

GSM模块可以采用SIM800C GSM/GPRS HAT，陀螺仪可以采用三轴陀螺仪MPU-6050，GPS定位模块采用L76X GPS HAT。

双目摄像头可以采用目前应用较成熟的体感摄像头代替，例如微软公司的Kinet体感摄像头。体感摄像头不仅包括双目方案，还带有结构光、TOF等方案辅助测距，效果更佳。

参见附图3-6，当打开电源开关时，导盲设备开始工作，双目摄像头开始检测前方障碍物，同时利用图像识别技术精确判断出障碍物类型，分析出回避的方式，并通过语音模块发出提示；当盲人感觉自己迷路或者处于危险环境中时，可以按下求助按钮或通过语音命令触发求助功能，触发后语音报警器将发出求助信号，吸引路人的注意来帮助自己。同时GPS定位器可以让家人实时掌握盲人所在的位置，并在紧急情况下推送至手机APP或微信小程序以及时告知家人，防盲人走失。盲人出行时也能通过语音命令开启导航功能，指引盲人前往目的地。当导盲杖脱离时将触发内置的陀螺仪并发出警报，佩戴使用时则由盲人摔倒触发警报。

本实用新型的导盲杖，其杖体可以旋转调整高度，以适合不同身高的人群。利用图像识别技术能够精确判断出障碍物类型，得出回避的方式并通过语音模块发出提示；当迷路或者处于危险环境中时，可以按下求助按钮或通过语音命令触发求助功能；GPS定位器可以让家人实时掌握盲人所在的位置，并在紧急情况下推送至手机APP或微信小程序及时告知家人，以防盲人走失。盲人出行时也能通过语音命令开启导航功能，指引盲人前往目的地。在闲暇之余也可利用语音交互功能播放音乐、收听新闻广播、播放有声书籍等等。当导盲杖脱离时能通过蜂鸣器提示盲人导盲杖的位置，若盲人摔倒时也可触发警报吸引路人注意力。本实用新型专利所提供的新型导盲杖解决了以往产品无法准确检测障碍物和无法引导盲人前往目的地的缺陷，具有功能全面、设计人性化、智能化水平高、能起到最大限度保证盲人独立、安全出行的积极效果。

本实用新型采用了双目立体视觉测量方法，具有效率高、精度适中、系统结构简单、成本低等优点，由于图像获取是在瞬间完成的，因此立体视觉方法是一种实时性强、更有效的测量方法。故将其应用在导盲设备上是十分有价值的。此外，导盲杖与导航功能相结合解决了盲人出行没方向感的问题，使盲人能够更加自由的出行。最后，通过语音交互功能解放了使用者的双手，可以让盲人通过语音来完成所有交互功能。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种智能语音交互式导盲杖，其特征在于，包括拐杖把、上部拐杖体、中部支撑体和下部支撑体，所述拐杖把设在上部拐杖体的上端，上部拐杖体的下端与中部支撑体的上端连接，中部支撑体的下端与下部支撑体的上端连接；所述上部拐杖体上安装有可拆卸的荚舱，拐杖把的末端的内侧安装有电源开关和求助按钮，荚舱中设有双目摄像头、语音交互模块、GSM模块、GPS定位模块、陀螺仪、振动马达、电源模块和控制器，双目摄像头、语音交互模块、GPS定位模块、陀螺仪、振动马达、电源开关和求助按钮分别与控制器连接，电源模块为各个模块供电。

2.根据权利要求1所述的智能语音交互式导盲杖，其特征在于，所述上部拐杖体的下端设有下部外螺纹，中部支撑体的上端设有与下部外螺纹匹配的上部内螺纹。

3.根据权利要求2所述的智能语音交互式导盲杖，其特征在于，所述下部支撑体的上端设有上部外螺纹，中部支撑体的下端设有与上部外螺纹匹配的下部内螺纹。

4.根据权利要求3所述的智能语音交互式导盲杖，其特征在于，所述下部支撑体的下端连接有防滑橡胶块。

5.根据权利要求4所述的智能语音交互式导盲杖，其特征在于，所述中部支撑体的外部设有反光条。

6.根据权利要求5所述的智能语音交互式导盲杖，其特征在于，所述上部拐杖体或拐杖把的前端安装有探照灯。

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