CN214388151U - 一种智能避障眼镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能避障眼镜，包括电源装置、语音装置、控制器、定位装置、超声波装置、蓝牙通讯装置、眼镜框和镜片，所述控制器同时控制连接所述电源装置、所述语音装置、所述定位装置、所述超声波装置和所述蓝牙通讯装置。通过控制器将超声波装置和定位装置接收到的信息实时传送给用户，让用户能够根据障碍物的具体方位信息实现精准避障，能够给予用户行走安全，并且具有实际的应用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及眼镜技术领域，具体为一种智能避障眼镜。
背景技术
智能眼镜设备领域发展迅速，已引起全社会的广泛关注。但是中国智能眼镜行业发展的相关技术有待完善升级，国内智能眼镜在各个领域中的应用与研究还处于起步阶段，需要进一步的研究与探索。尤其是控制方式有待简化，智能眼镜最大的优势就是解放双手的控制方式，现有的智能眼镜控制方式包括语音控制、手势控制及眼动控制，操作控制方式相对复杂、运用到实际环境中的操作性相对较弱，控制方式有待进一步简化。未来国内智能眼镜行业发展前景将集成多项功能，应用前景广泛。尤其对于盲人，设计一款具有超声避障功能的智能避障眼镜可以有效给予盲人安全保障。我国是世界上盲人最多的国家之一，存在600多万眼部残疾人士，占世界眼疾人数的18％。由于生理上的缺陷，盲人在生活、工作等方面有着诸多不便，使用智能避障眼镜有助于盲人解决日常避障操作困难的问题，提升盲人的安全性。
基于盲人自身佩戴墨镜的需求性以及穿戴品的可携带性，基于超声避障技术在眼镜这一穿戴品上做一些功能拓展，设计一个可以用于导盲的智能眼镜。在眼镜上加上超声波传感器和定位传感器，对道路或者行走路线上障碍物的识别，再于眼镜的末端各通过蓝牙传输技术安置一个微型扬声器或者蓝牙耳机进行语音播报，将物体的距离大小和方位信息报给盲人，这样就可以帮助他们通过识别路障、安全避开，以达到常人眼观六路耳听八方的能力。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种智能避障眼镜，能有效的解决背景技术提出的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种智能避障眼镜，包括电源装置、语音装置、控制器、定位装置、超声波装置、蓝牙通讯装置、眼镜框和镜片，所述控制器同时控制连接所述电源装置、所述语音装置、所述定位装置、所述超声波装置和所述蓝牙通讯装置；
所述电源装置位于所述眼镜框右眼镜脚处，供电于整个眼镜本体，并由开关控制开启和关闭，通过导线与所述语音装置、所述控制器、所述定位装置、所述超声波装置、所述蓝牙通讯装置电性连接；
所述语音装置具体为用于播报数据信息的喇叭，该喇叭安放在所述眼镜框靠近耳朵侧的眼镜腿，左右各一个，用于将接收接收到的数据信息通过语音传递给用户；
所述蓝牙通讯装置放置在所述眼镜框左眼镜腿后端，用于将接收到的语音信息通过蓝牙传输技术发送至蓝牙耳机；
所述控制器左右各一个，分别对所述定位模块和所述超声波模块实现障碍物信息的精准采集；
所述超声波装置位于所述眼镜框右侧，通过接收返回的超声波计算与障碍物之间的距离；
所述定位装置位于所述眼镜框左侧，结合所述超声波装置发射接收的超声波，计算出障碍物的距离和方位信息，并提供给用户。
进一步地，所述定位装置使用的传感器包含高精度的陀螺加速度计，通过处理器读取陀螺加速度计的测量数据，然后通过串口输出，内部自带电压稳定电路与集成的姿态解算器，配合动态卡尔曼滤波算法，能够在动态环境下准确输出当前姿态，数据发送时，每个数据分低字节和高字节依次传送，二者组合成一个有符号的short类型的数据。
进一步地，所述语音装置用于将眼镜前方目标障碍物的距离、方位信息以及所处的地理位置通过语音装置播放出来，及时告知盲人所处的周围环境状况。
进一步地，所述控制器为一种单片机。
进一步地，所述超声波装置是利用单片机触发电平测距，单片机内部利用定时器产生一个高电平信号之后，超声波就可以自主发送方波，然后等待接收反射回来的信号；若接收到信号返回，单片机就立刻输出一高电平，利用高电平产生的时间计算与障碍物的距离，且可以反复测量距离。
进一步地，所述电源装置采用微型锂电池供电，内部电压可调，电压转换效率高，输出纹波小。
进一步地，所述蓝牙通讯装置嵌入式蓝牙串口，当设备配对连接成功后，可以直接将蓝牙当串口使用，当建立连接时，设备共同使用一个串口，其中一个设备发送数据到通道，另外一个设备则接收通道中的数据。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型通过控制器将超声波装置和定位装置接收到的信息实时传送给用户，让用户能够根据障碍物的具体方位信息实现精准避障，能够给予用户行走安全，并且具有实际的应用价值。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型蓝牙传输流程示意图；
图3为本实用新型超声波装置原理图；
图4为本实用新型控制器原理图；
图5为本实用新型电源装置原理图；
图6为本实用新型蓝牙装置原理图。
图中标号：
1-电源装置，2-控制器，3-定位装置，4-超声波装置，5-蓝牙通讯装置，6-镜片，7-开关，8-导线，9-喇叭，10-眼镜框。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1～图6所示，本实用新型提供了一种智能避障眼镜，包括电源装置1、语音装置、控制器2、定位装置3、超声波装置4、蓝牙通讯装置5、眼镜框10和镜片6，所述控制器2同时控制连接所述电源装置1、所述语音装置、所述定位装置3、所述超声波装置4和所述蓝牙通讯装置5；
所述电源装置1位于所述眼镜框10右眼镜脚处，供电于整个眼镜本体，并由开关7控制开启和关闭，通过导线8与所述语音装置、所述控制器2、所述定位装置3、所述超声波装置4、所述蓝牙通讯装置5电性连接；
所述语音装置具体为用于播报数据信息的喇叭9，该喇叭9安放在所述眼镜框10靠近耳朵侧的眼镜腿，左右各一个，用于将接收接收到的数据信息通过语音传递给用户；
所述蓝牙通讯装置5放置在所述眼镜框10左眼镜腿后端，用于将接收到的语音信息通过蓝牙传输技术发送至蓝牙耳机；
所述控制器2左右各一个，分别对所述定位模块和所述超声波模块实现障碍物信息的精准采集；
所述超声波装置4位于所述眼镜框10右侧，通过接收返回的超声波计算与障碍物之间的距离；
所述定位装置3位于所述眼镜框10左侧，结合所述超声波装置4发射接收的超声波，计算出障碍物的距离和方位信息，并提供给用户。
进一步说明的是，所述定位装置3使用JY61姿态传感器包含高精度的陀螺加速度计MPU6050，通过处理器读取陀螺加速度计MPU6050的测量数据，然后通过串口输出，内部自带电压稳定电路，可以兼容3.3/5A的电压，并且内部集成了姿态解算器，配合动态卡尔曼滤波算法，能够在动态环境下准确输出当前姿态，发送至控制器每帧数据分为3个数据包，分别为加速度包，角速度包和角度包，3个数据包顺序输出，波特率115200时每隔10ms输出1帧数据，数据是按照16进制方式发送的，不是ASCII码，每个数据分低字节和高字节依次传送，二者组合成一个有符号的short类型的数据。
进一步说明的是，所述语音装置用于将眼镜前方目标障碍物的距离、方位信息以及所处的地理位置通过语音装置播放出来，及时告知盲人所处的周围环境状况。选用SYN6288中文语音合成芯片作为语音播报的主体，SYN6658芯片通过SPI接口通讯方式,接受带合成的文本数据,实现文本到语音的转换，具有清晰、自然、准确的中文语音合成效果。同时还可以采用GB2312、GBK、BIG5和Unicode四种编码方式进行编码。主控制器和SYN6658语音合成芯片之间通过SPI接口连接,控制器可通过通讯接口向SYN6658语音合成芯片发送控制命令和文本,SYN6658语音合成芯片把接收到的文本合成为语音信号输出，输出的信号经功率放大电路放大后连接到喇叭进行播放。
进一步说明的是，所述控制器2为一种SMT32系列的单片机。使用目前市面上最常见的STM32单片机，STM32系列单片机可分为ARMCortex-M3内核体系结构的不同应用领域。它可分为STM32F1系列和STM32F4系列，STM32F1系列单片机时钟频率最高可达72米，在同一产品中性能最好。单片机的基本处理速度为36米，16位单片机的性能也很好。微晶片的内建快闪记忆体相当大，范围从32kb到512kb，可视需要选择。单个设备的功耗非常低，仅360mA，32位单片机产品的功耗最低，每兆赫只有0.5安培。特别值得一提的是，内接单晶片汇流排是一种Harvard架构，可执行速度高达1.25DMIPS/MHz的指令。通过处理时间的速度采用STM32103C8T6为主控芯片。
进一步说明的是，所述超声波装置4是利用单片机的IO触发电平测距，单片机内部利用定时器产生一个高电平信号之后，超声波就可以自主发送频率为40khz方波，然后等待接收反射回来的信号；若接收到信号返回，单片机IO口就立刻输出一高电平，利用高电平产生的时间计算与障碍物的距离，最终距离就是高电平持续时间乘以声音在空气中传播的速度再除以2，可以反复测量距离。具体包括：(1)单片机触发引脚，输出高电平信号；(2)超声波模块发送端自动发送特定频率的方波；(3)如果有信号反射回来，通过控制器的IO端口输出的高电平计算距离，高电平持续的时间就是超声波的发射时长；(4)距离障碍物的距离＝(高电平时间*声速(340M/S))/2。
进一步说明的是，所述电源装置1采用微型锂电池供电，供电电压一般都为5V，同时超声波装置需要较大的电流才能正常工作，所以在降压的基础上也要保证足够大的输出电流，进一步采用可调输出版本，模块的输入电压范围广，输出电压在1.25V-35V内可调，内部电压可调，电压转换效率高，输出纹波小。
进一步说明的是，所述蓝牙通讯装置5嵌入式蓝牙串口，当设备配对连接成功后，可以直接将蓝牙当串口使用，当建立连接时，设备共同使用一个串口，其中一个设备发送数据到通道，另外一个设备则接收通道中的数据。蓝牙通讯装置5具有两种工作模式：命令响应工作模式和自动连接工作模式，在自动连接工作模式下模块又可分为主、从和回环三种工作角色。当模块处于自动连接工作模式时，将自动根据事先设定的方式连接的数据传输；当模块处于命令响应工作模式时能执行下述所有AT命令，用户可向模块发送各种AT指令，为模块设定控制参数或发布控制命令。
现根据附图，对该技术方案作进一步描述：
整体结构由多个功能装置组成，超声波装置发送超声，控制器将接收到的反射回波计算出距离，传输给用户，配合定位装置，将障碍物的详细位置信息传输给用户，保障用户行走安全，如图1所示。
其中，蓝牙传输的流程，可以与电脑端和手机端通讯，也可以连接蓝牙耳机，进行信息通讯传输，原理如图2所示。
超声波装置内部原理如下：(1)给超声波模块接入电源和地(供电)；(2)给单片机的触发引脚输入一个时长为20us的高电平；(3)模块会自动发射8个40KHz的声波；同时回波引脚(echo)端的电平会由0变为1；(4)当超声波返回被模块接收到时，回波引脚端的电平会由1变为0，这个时间即为超声波由发射到返回的总时长；(5)根据声音在空气中的速度为340米/秒，即可计算出所测的距离，原理如图3所示。
控制器采用STM系列单片机，价格也便宜，功能齐全，作为处理信息数据的中枢可以很好完成任务，原理如图4所示。
电源装置通过微型锂离子电池，可以有效对整体进行供电，保证正常运行，原理如图5所示。
蓝牙通讯装置的作用可以通过手机或者电脑进行控制智能避障眼镜，也可以通过蓝牙耳机之间的连接，传输语音信息，保障用户安全行走，原理如图6所示。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种智能避障眼镜，其特征在于：包括电源装置、语音装置、控制器、定位装置、超声波装置、蓝牙通讯装置、眼镜框和镜片，所述控制器同时控制连接所述电源装置、所述语音装置、所述定位装置、所述超声波装置和所述蓝牙通讯装置；
所述电源装置位于所述眼镜框右眼镜脚处，供电于整个眼镜本体，并由开关控制开启和关闭，通过导线与所述语音装置、所述控制器、所述定位装置、所述超声波装置、所述蓝牙通讯装置电性连接；
所述语音装置具体为用于播报数据信息的喇叭，该喇叭安放在所述眼镜框靠近耳朵侧的眼镜腿，左右各一个，用于将接收接收到的数据信息通过语音传递给用户；
所述蓝牙通讯装置放置在所述眼镜框左眼镜腿后端，用于将接收到的语音信息通过蓝牙传输技术发送至蓝牙耳机；
所述控制器左右各一个，分别对所述定位装置和所述超声波模块实现障碍物信息的精准采集；
所述超声波装置位于所述眼镜框右侧，通过接收返回的超声波计算与障碍物之间的距离；
所述定位装置位于所述眼镜框左侧，结合所述超声波装置发射接收的超声波，计算出障碍物的距离和方位信息，并提供给用户。
2.根据权利要求1所述的一种智能避障眼镜，其特征在于：所述定位装置使用的传感器包含高精度的陀螺加速度计，通过处理器读取陀螺加速度计的测量数据，然后通过串口输出，内部自带电压稳定电路与集成的姿态解算器。
3.根据权利要求1所述的一种智能避障眼镜，其特征在于：所述语音装置用于将眼镜前方目标障碍物的距离、方位信息以及所处的地理位置通过语音装置播放出来，及时告知盲人所处的周围环境状况。
4.根据权利要求1所述的一种智能避障眼镜，其特征在于：所述控制器为一种单片机。
5.根据权利要求1所述的一种智能避障眼镜，其特征在于：所述超声波装置是利用单片机触发电平测距，单片机内部利用定时器产生一个高电平信号之后，超声波就可以自主发送方波，然后等待接收反射回来的信号；若接收到信号返回，单片机就立刻输出一高电平，利用高电平产生的时间计算与障碍物的距离，且可以反复测量距离。
6.根据权利要求1所述的一种智能避障眼镜，其特征在于：所述电源装置采用微型锂电池供电，内部电压可调，电压转换效率高，输出纹波小。
7.根据权利要求1所述的一种智能避障眼镜，其特征在于：所述蓝牙通讯装置嵌入式蓝牙串口，当设备配对连接成功后，可以直接将蓝牙当串口使用，当建立连接时，设备共同使用一个串口，其中一个设备发送数据到通道，另外一个设备则接收通道中的数据。
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