DE4339997C2

DE4339997C2 - Vorrichtung zur räumlichen Orientierung für Blinde

Info

Publication number: DE4339997C2
Application number: DE4339997A
Authority: DE
Inventors: Hossein Dipl Ing Zahedi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-11-24
Filing date: 1993-11-24
Publication date: 1996-07-18
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: DE4339997A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur räumlichen Orientierung für Blinde bestehend aus einem Sender, der ein Signal zu einem Hindernis aussendet, einem Empfänger, der das von dem Hindernis reflektierte Signal empfängt und einer Uhr, die das zwischen der Aussendung und dem Empfang des Signals vergangene Zeitintervall erfaßt.

Wenn ich gehe und jemand kommt mir entgegen, sehe ich ihn und versuche, nicht mit ihm zusammenzustoßen. Ein Blinder hat diese Möglichkeit nicht.

Die DE 35 44 047 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Zwecke der Orientierungshilfe für Sehbehinderte unter Einsatz des Ultraschall-Impuls-Echoverfahrens. Dabei wird die gemessene Distanz in eine musikalische Tonfolge übertragen, bei der die Tonhöhe in Abhängigkeit von der gemessenen Distanz eingestellt wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die zuverlässig funktioniert und bei der die gemessene Entfernung in eine klar verständliche Information umgewandelt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bevorzugte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Umwandlung eines dem Abstand zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem Hindernis entsprechenden Signals zur Verfügung zu stellen, wobei dieses Signal leicht verständlich ist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist transportabel, leicht und beeinträchtigt nicht die Gesundheit.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung informiert den Blinden z. B. darüber, daß ihm jemand entgegenkommt oder daß er sich einem Hindernis nähert.

Nehmen wir an, daß der Blinde selbständig, jedoch mit Hilfe eines Stockes geht. Indem er Gegenstände mit seinem Körper oder einem Stock berührt, erfährt er von Hindernissen, die sich in einem Abstand von höchstens etwa einem halben Meter oder in Schrittweite befinden. Wenn er z. B. aufstehen oder laufen möchte und über Gegenstände benachrichtigt werden will, die sich weiter als einen halben Meter von ihm Weg befinden, schaltet er die erfindungsgemäße Vorrichtung ein. Sie wird ihn darüber informieren, wieviel Meter die Wand oder andere Hindernisse von ihm entfernt sind. Der Abstand wird ihm über Kopfhörer mitgeteilt. Schaltet der Blinde die erfindungsgemäße Vorrichtung ein, um sich über Hindernisse zu informieren, so dauert es nicht länger als einen Augenaufschlag lang, bis er die Nachricht erhält. Diese Verzögerung ist für den Menschen nicht wahrnehmbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vom Blinden beliebig an- und ausgeschaltet werden.

Das An- und Ausschalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung simuliert so die Funktion des Augenöffnens und -schließens, um sich über die Entfernung von Hindernissen zu informieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann Hindernisse in Abständen bis zu beispielsweise zehn Metern erkennen. Sie besteht aus drei hauptsächlichen Bestandteilen. Der erste Bestandteil sendet eine elektromagnetische Welle aus und erkennt durch die reflektierte Welle das Hindernis. Der zweite Bestandteil berechnet, in welcher Entfernung sich das Hindernis vom Blinden befindet. Der dritte Bestandteil transformiert diese Informationen in eine Aussage, die vom Blinden akustisch aufgenommen wird.

Unter einem Hindernis sollen alle Gegenstände verstanden werden, die sich in der Umgebung des Blinden befinden. Sie sind fühlbar und haben Gewicht. Es können feststehende, statische oder bewegliche, dynamische Objekte sein.

Man kann die erfindungsgemäße Vorrichtung so einstellen, daß sie den Blinden, wenn er sich beispielsweise in Ruhelage befindet, nur dann benachrichtigt, wenn sich ihm ein Hindernis auf zwei oder weniger Meter Abstand genähert hat. Auch in diesem Fall erkennt die erfindungsgemäße Vorrichtung Entfernungsänderungen von Gegenständen, die sich mehr als zwei Meter vom Blinden weg befinden, teilt sie jedoch nicht mit.

In die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ein kleiner Radio-Rekorder eingebaut sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so eingestellt werden, daß Radio oder Rekorder sich automatisch anstellen, wenn das Gerät den Blinden informiert hat und sich die Umgebung nicht weiter verändert. Der Blinde kann über die Schaltung folgende Einstellungen wählen:

a: ausschließlich Informationen über die Entfernung von Hindernissen
b: nur Radio
c: nur Rekorder
d: Informationen und Radio
e: Informationen und Rekorder.

Bei den Einstellungen (d) und (e) schaltet sich die Ansage automatisch ein, wenn neue Hindernisse erscheinen oder sich der Abstand zu bereits berechneten Hindernissen verändert. Der Radio-Recorder unterbricht seine Tätigkeit für die Dauer der Ansage automatisch und schaltet sich wieder ein, sobald die Nachricht abgegeben ist und sich die Umgebung nicht weiter verändert. Die Kassette des Rekorders ist auswechselbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung informiert den Blinden über Entfernungsänderungen, unabhängig davon, ob sie durch Bewegung der Objekte oder durch die eigenen Bewegungen des Blinden hervorgerufen wurden. Falls erwünscht, gibt die erfindungsgemäße Vorrichtung die Entfernungen nicht in Metern, sondern als Anzahl von Schritten an, wobei eine individuelle Schrittlänge des Blinden als Maß zugrundegelegt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann wie eine Taschenlampe, mit einer Hand also, getragen werden. Mit der anderen Hand kann dann der Stock geführt werden. Trägt der Blinde die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie in der Abb. 3 dargestellt, umgehängt, wie einen Fotoapparat, so bleibt eine Hand frei. Dies ist insbesondere für Blinde wichtig, die auch eine Hand verloren haben. So wird die einzige Hand, wie bisher, frei sein, um einen Stock zu tragen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat, wie eine Kamera eine Vorder- und eine Rückseite, die ertastet werden können. Wird sie um den Hals gehängt, so wird sie zusätzlich mit zwei Halterungen um den Leib befestigt, damit sie nicht hin- und herpendelt.

Wenn der blinde Benutzer die Vorderseite der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach oben hält, werden ihm Entfernungen zu über seinem Kopf befindlichen Gegenständen mitgeteilt.

Falls der Blinde mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dieselben Strecken zurücklegt wie bisher, wird er sich sicherer fühlen und mehr über die dreidimensionale Welt erfahren. Die Benutzung und Einstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist leicht erlernbar. Eine Hilfe beim Umhängen benötigen nur Blinde, die auch eine Hand verloren haben.

Zur Erläuterung der nachfolgenden Beschreibung wird auf Abb. 1 verwiesen.

Sender und Empfänger

Es kann sich beim ausgesandten und empfangenen Signal um eine hochfrequente elektromagnetische Welle oder um Ultraschall handeln. Erstere ist exakter, zweitere ist weniger kompliziert. Die ausgesandte Welle wird vom Hindernis reflektiert. Licht hat im Vergleich zu diesen Wellen für die Benutzung in diesem Gerät zwei Nachteile:

a) Licht wird von schwarzen Hindernissen nicht reflektiert.
b) Wenn man anstatt der o. g. Welle Licht benutzt, unterscheidet das Gerät nicht zwischen Sonnenstrahlen und ausgesandter Lichtwelle.

Das gleiche gilt nachts bei Beleuchtung; die erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet nicht zwischen Beleuchtungslicht und ausgesandter Lichtwelle.

Der Sender sendet in einem Zeitintervall einen Puls aus. Der gesandte Puls wird vom Hindernis reflektiert und vom Empfänger aufgenommen.

Physikalisch sind Antenne des Senders und Empfänger so installiert, daß der Empfänger nur die reflektierte Welle erkennt Abb. 4. Bei dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Sender und Empfänger räumlich nebeneinander installiert. Beide arbeiten mit der gleichen Frequenz. Normalerweise liegen Sender und Empfänger weit voneinander entfernt und was der Sender sendet, empfängt der Empfänger. Aber hier darf der Empfänger die ausgesandte Welle erst nach der Reflektion von einem Hindernis empfangen. Stehen Sender und Empfänger nebeneinander, so wird der Empfänger die Welle direkt vom Sender empfangen. Um dies zu verhindern, ist der Sender in einem Raum, wie in Abb. 4 gezeigt, installiert. So werden Sender und Empfänger elektromagnetisch voneinander isoliert, und der Raum zwischen Sender und Hindernis ist offen, damit die ausgesandte Welle das Hindernis trifft.

Die Pulse werden vom Sender periodisch ausgesandt Abb. 2. Dazu gibt es eine Margin-Zeit, während der die Antenne keine Welle aussendet, nach Ablauf dieser Margin-Zeit sendet sie neue Pulse aus. Vom Beginn der Pulsaussendung bis zum Ende dieser Margin-Zeit erstreckt sich eine Periode.

Es taucht die Frage auf, was passiert, wenn der Sender einen Puls gesandt hat und der Empfänger eine reflektierte Welle erwartet, die Reflektion jedoch behindert wird, weil das Gerät eines anderen Blinden eine Welle aussendet, um Hindernisse zu erkennen. Um dieses Problem zu lösen, hat jede erfindungsgemäße Vorrichtung eine besondere Wellenfrequenz, die sich von der Wellenfrequenz anderer unterscheidet. Der Empfänger wird nur von der Frequenz aktiviert, die der Sender derselben erfindungsgemäßen Vorrichtung aussendet. Der Empfänger ist auf die Welle seiner erfindungsgemäßen Vorrichtung abgestimmt. In anderen Worten, jede erfindungsgemäße Vorrichtung hat ihre bestimmte Frequenz.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vom jedem Blinden benutzt werden. Das Gerät informiert den Blinden über Hindernisse in Entfernungen bis zu 10 Metern. Diese Information erhält der Blinde akustisch über Kopfhörer.

Tabelle 1

Verschiedene Zustände

Uhr

Die Uhr steht sowohl mit dem Sender als auch mit dem Empfänger in Verbindung. Der Sender gibt ein Signal an sie ab, wenn er einen Puls gesandt hat. Die Uhr wird hierdurch auf Null eingestellt, und beginnt mit der Zeitmessung. Ähnlich funktioniert dies beim Empfänger; dieser jedoch schickt ein Signal an die Uhr, sobald er einen Puls empfangen hat. Auf dieses Signal hin stellt die Uhr die Zeitaufnahme ein. Die Dauer des Zeitintervalls wird dem Rechner als Parameter eingegeben. Die Uhr wird immer vom Sender auf Null gestellt und angeschaltet und vom Empfänger gestoppt.

Rechner

Der Rechner kennt die Geschwindigkeit der Welle. Anhand des Zeitintervalls, das ihm die Uhr digital mitteilt, kalkuliert er den Abstand zwischen dem Gerät und dem Hindernis. Dieser wird gerundet. Die Ausgabe des Rechners an den Sprecher erfolgt digital.

Sprecher

Der Sprecher ist ein vom Radio-Rekorder gänzlich verschiedener Teil des Gerätes. Die Ausgabe des Sprechers hört der Blinde jedoch ebenfalls über den Kopfhörer. Der Sprecher besitzt integrierte Schaltkreise (Wie im Anrufbeantworter). In diesen wurden die Mitteilungen über Abstände bereits aufgenommen. Die Mitteilungen erfolgen mit höchstens einem Satz oder mindestens einem Wort,

z. B.: "Sie haben drei Meter Entfernung vom Hindernis."
oder: "drei Meter."
oder: "drei."

Nachdem der Rechner eine Zahl für den Abstand zwischen dem Blinden und dem Hindernis (wie 0011, 0101, usw.) errechnet hat, wird der entsprechende Teil des integrierten Schaltkreises aktiviert. Jeder Teil des integrierten Schaltkreises hat die entsprechende gesprochene Information für einen bestimmten Abstand schon aufgenommen. Für das vom Rechner ausgegebene Signal "0011", wird z. B. vom Sprecher automatisch "drei Meter" gesagt. Gibt der Rechner das Signal "0101", so wird ein anderer Teil des integrierten Schaltkreises aktiviert, und der Sprecher sagt z. B. "fünf Meter". Wie in der Beschreibung detailliert erläutert, sind alle Zahlen von 0001 bis 1010 zur Basis zwei. Ist die vom Rechner errechnete Zahl "0011" zur Basis zwei, so kommt diese als Eingabe in den Sprecher. Sie aktiviert den entsprechenden Teil des integrierten Schaltkreises. Dann wird eine Entfernungsaussage dem Blinden über Kopfhörer mitgeteilt.

Gleichermaßen wird für das vom Rechner ausgegebene und dem Sprecher eingegebene Signal "0101" dem Blinden das Wort "fünf" als Abstand mitgeteilt.

Schaltung

Die Schaltung ist vom Blinden betätigbar auf dem Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung installiert. Sie hat sechs verschiedene Einstellungen, die der Blinde je nach Bedarf einstellen kann.

Die Bedienung von fünf wurde bereits in der Beschreibung erläutert. Die sechste Bedienungsart ist das Ausschalten des Gerätes.

Claims

1. Vorrichtung zur räumlichen Orientierung für Blinde, bestehend aus einem Sender, der ein Signal zu einem Hindernis aussendet, einem Empfänger, der das von dem Hindernis reflektierte Signal empfängt, und einer Uhr, die das zwischen der Aussendung und dem Empfang des Signals vergangene Zeitintervall erfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rechner vorhanden ist, der aus dem gemessenen Zeitintervall den Abstand zwischen der Vorrichtung und dem Hindernis ermittelt und in eine Binärzahl umwandelt und dann eine in einem integrierten Schaltkreis gespeicherte Stimme aktiviert, die die Entfernung hörbar mit einem Wort oder mehreren Worten angibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Kassettenrekorder und/oder ein Taschenradio enthält.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Sender und Empfänger quer zur Signalausbreitungsrichtung nebeneinander und voneinander beabstandet angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Sender und Empfänger mit Ultraschall oder hochfrequenten elektromagnetischen Wellen arbeiten.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Sender und Empfänger je einer Vorrichtung mit einer bestimmten Frequenz arbeiten, die sich von derjenigen anderer Vorrichtungen unterscheidet.

6. Verfahren zur Umwandlung eines dem Abstand zwischen einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und einem Hindernis entsprechenden Signals in eine sprachliche Entfernungsangabe, wobei das Signal in einem Rechner in eine Binärzahl umgewandelt wird und mit dieser Binärzahl ein integrierter Schaltkreis aktiviert wird, in dem für jede einzelne Binärzahl eine entsprechende sprachliche Entfernungsangabe gespeichert ist, die hörbar wiedergebbar ist.