ES2441670A1 - Electronic cane for assisting with mobility of visually impaired people - Google Patents

Electronic cane for assisting with mobility of visually impaired people Download PDF

Info

Publication number
ES2441670A1
ES2441670A1 ES201200630A ES201200630A ES2441670A1 ES 2441670 A1 ES2441670 A1 ES 2441670A1 ES 201200630 A ES201200630 A ES 201200630A ES 201200630 A ES201200630 A ES 201200630A ES 2441670 A1 ES2441670 A1 ES 2441670A1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
user
cane
electronic
handle
visually impaired
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
ES201200630A
Other languages
Spanish (es)
Other versions
ES2441670B1 (en
Inventor
Eduardo Fernández Jover
Carlos Perez Vidal
Juan Ramón RUBIO RIVES
Antonio ALCORCÓN CASTRO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universidad Miguel Hernandez de Elche UMH
Original Assignee
Universidad Miguel Hernandez de Elche UMH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidad Miguel Hernandez de Elche UMH filed Critical Universidad Miguel Hernandez de Elche UMH
Priority to ES201200630A priority Critical patent/ES2441670B1/en
Priority to PCT/ES2013/070369 priority patent/WO2014006243A1/en
Publication of ES2441670A1 publication Critical patent/ES2441670A1/en
Application granted granted Critical
Publication of ES2441670B1 publication Critical patent/ES2441670B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521Constructional features
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H3/06Walking aids for blind persons
    • A61H3/068Sticks for blind persons
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

The present document refers to an electronic cane formed by a standard white cane of any type, the handle of which is replaced with the electronic handle to which the present invention relates. The handle contains a series of ultrasonic sensors arranged with a particular orientation which will depend on the height and size of the user and from which it is possible to discriminate two spatial regions delimited at an approximate height of the waist of the blind person. The discrimination of these regions makes it possible to locate the position of objects in front of the user, involving an appropriate warning of overhead obstacles which are impossible to detect using a conventional white cane, and in turn makes it possible to remove redundant or unnecessary information relating to elements which do not pose an actual obstacle in the user's path. In a situation in which the user may collide with a suspended object which is impossible to detect with the contact of the cane itself, a warning is produced by means of the vibration of a bracelet placed on the user's wrist. The bracelet may be connected to the electronic cane by means of an electrical connection (cable) containing a safety connector. If the cane is embedded in an obstacle (for example a drainage system grille), the connector is released, preventing the user from experiencing a dangerous pull on the wrist thereof.

Description

Bastón electrónico de ayuda a la movilidad para discapacitados visuales. Electronic walking stick for mobility aid for the visually impaired.

La presente invención se refiere a un bastón de ayuda a la movilidad destinado a discapacitados visuales. El equipo permite detectar los objetos que quedan dentro de una determinada región del espacio por delante del sujeto y que pueden suponer un peligro para el mismo. La detección se realiza mediante un conjunto de sensores de ultrasonidos orientados de manera específica para discriminar diferentes regiones espaciales. Ante la presencia de un objeto que suponga un peligro para la integridad del usuario y que éste no vaya a detectar mediante la colisión del bastón, se emite un aviso mediante un sistema de vibración colocado en la muñeca del usuario, lo que le permite detenerse antes de colisionar con el mismo. The present invention relates to a mobility aid cane intended for the visually impaired. The equipment allows to detect the objects that remain within a certain region of the space in front of the subject and that may pose a danger to it. Detection is performed by a set of ultrasound sensors specifically oriented to discriminate different spatial regions. In the presence of an object that poses a danger to the integrity of the user and that it is not going to detect by means of the collision of the cane, a warning is issued by a vibration system placed on the user's wrist, which allows it to stop before of colliding with it.

Estado de la técnica State of the art

El Bastón Blanco es un instrumento que identifica a los ciegos y discapacitados visuales y les permite desplazarse de forma autónoma, llegando a ser una prolongación de su cuerpo. Esta herramienta táctil guía los pasos del invidente, haciéndole notar sobre qué tipo de superficie está caminando y proporcionándole asimismo información acerca de su ubicación. El contacto del puntero con el suelo transmite unas vibraciones al usuario, que son más intensas cuanto más rugosa es la superficie sobre la que se encuentra. Además, sus diferentes técnicas de manejo facilitan el rastreo y detección oportuna de obstáculos que se encuentran en el camino. The White Staff is an instrument that identifies the blind and visually impaired and allows them to move autonomously, becoming an extension of their body. This tactile tool guides the blind person's steps, noting him on what type of surface he is walking and also providing information about his location. The contact of the pointer with the ground transmits vibrations to the user, which are more intense the rougher the surface on which it is located. In addition, its different management techniques facilitate the tracking and timely detection of obstacles that are in the way.

Como inconveniente, el Bastón Blanco tradicional ofrece capacidad de detección solo por debajo de la cintura, lo que permite caminar detectando obstáculos bajos sin mayor problema pero deja al usuario expuesto a objetos suspendidos como ramas de árboles, extintores, máquinas expendedoras, retrovisores de autobuses y camiones, etc. As an inconvenience, the traditional White Cane offers detection capability only below the waist, which allows walking to detect low obstacles without major problems but leaves the user exposed to suspended objects such as tree branches, fire extinguishers, vending machines, bus mirrors and trucks, etc.

En la actualidad son varios los dispositivos que tratan de paliar los límites de alcance de detección del tradicional Bastón Blanco, empleando distintas vías de detección sin contacto físico, generalmente mediante el uso de sensores de distinto tipo capaces de detectar objetos frente al usuario. En los documentos de patente MX20090001705, ES20090031059, ES20070001134U, ES19990001199, ES19930002250, ES19920002266, ES19900002432, ES19840282591U, CR20080010396U, US4761770, US4280204, US006671226, US7706212, US6469956, US20080309913, US5508699 se proponen diferentes métodos de detección de obstáculos en el entorno utilizando elementos de sensado de distinto tipo, que acompañados de un posterior procesado, ofrecen un aviso de distinta naturaleza al usuario ante la presencia de objetos que se encuentran en la región de detección. At present, there are several devices that try to alleviate the limits of detection range of the traditional White Staff, using different detection paths without physical contact, generally by using different types of sensors capable of detecting objects in front of the user. In the patent documents MX20090001705, ES20090031059, ES20070001134U, ES19990001199, ES19930002250, ES19920002266, ES19900002432, ES19840282591U, CR20080010396U, US4761770, US4280204, US006671226, US6996136, US69999999, US6996996, US6996996, US6996996, US6996996, US6996996, US6999996, US6996996, US6996996, United States6996996, United States6996996 Sensing of different types, which accompanied by a subsequent processing, offer a warning of different nature to the user in the presence of objects that are in the detection region.

A pesar de la gran oferta técnica/tecnológica y comercial, los mencionados instrumentos no han tenido una gran aceptación entre el colectivo de discapacitados visuales. El principal inconveniente que presentan es que no han sido diseñados para diferenciar regiones espaciales, por lo que la queja general de los usuarios es que el dispositivo avisa/alerta ante cualquier objeto que se encuentre frente a ellos, sin diferenciar si el objeto se detectaría mediante el uso tradicional del bastón o no. Esta circunstancia genera una ingente cantidad de información al invidente, que puede provocar una pérdida de atención del entorno. Despite the great technical / technological and commercial offer, the aforementioned instruments have not been widely accepted among the visually impaired group. The main drawback they present is that they have not been designed to differentiate spatial regions, so the general complaint of the users is that the device warns / alerts to any object that is in front of them, without differentiating whether the object would be detected by the traditional use of the cane or not. This circumstance generates a huge amount of information to the blind, which can cause a loss of attention to the environment.

La presente invención trata de subsanar estos defectos incorporando en el mango del bastón un conjunto de sensores de ultrasonidos, que orientados según se muestra en la figura 6 son capaces de diferenciar dos regiones espaciales definidas y delimitadas aproximadamente a la altura de la cintura del usuario. Esto implica la generación de un aviso sólo ante obstáculos aéreos imposibles de detectar mediante un Bastón Blanco tradicional, y a su vez la eliminación de información redundante o no relevante ante elementos que, aun estando en el camino del usuario, pueden ser detectados haciendo uso tradicional del bastón. The present invention tries to correct these defects by incorporating in the handle of the cane a set of ultrasonic sensors, which oriented as shown in Figure 6 are capable of differentiating two defined and delimited spatial regions approximately at the height of the user's waist. This implies the generation of a warning only before air obstacles impossible to detect by means of a traditional White Staff, and in turn the elimination of redundant or non-relevant information before elements that, even being in the user's path, can be detected making traditional use of the walking stick.

Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention

El bastón electrónico objeto de esta invención está formado por un mango o empuñadura autónomo, acoplable a un tubo único o a un conjunto de ellos (según sea éste desmontable o no) mediante un elemento adaptador (6) permitiendo su compatibilidad con cualquier tipo de tubo o conjunto de ellos (7), independientemente de su longitud, marca y modelo. The electronic stick object of this invention is formed by an autonomous handle or handle, attachable to a single tube or a set of them (depending on whether it is removable or not) by means of an adapter element (6) allowing its compatibility with any type of tube or set of them (7), regardless of their length, brand and model.

El principio de funcionamiento del bastón electrónico radica en la utilización de tres sensores de ultrasonidos (3), (4) y (5) que miden la distancia de objetos cercanos. Estos sensores están orientados (ver Figura 6) de manera que se cubren dos regiones espaciales definidas y delimitadas a la altura aproximada de la cintura del usuario, como se muestra en las Figuras 3 y 4. La región superior cubre desde una altura ligeramente superior a la cabeza hasta la cintura del usuario mediante el uso combinado de los sensores superiores (3) y (4). A su vez estos sensores (3) y (4) están desfasados en ángulo respecto al plano longitudinal del bastón con el fin de ajustar la anchura de esta región a los hombros del usuario. En cuanto a la región inferior, cubre desde la cintura del usuario hasta el suelo, medianteThe principle of operation of the electronic baton lies in the use of three ultrasonic sensors (3), (4) and (5) that measure the distance of nearby objects. These sensors are oriented (see Figure 6) so that two defined and delimited spatial regions are covered at the approximate height of the user's waist, as shown in Figures 3 and 4. The upper region covers from a height slightly greater than the head up to the waist of the user through the combined use of the upper sensors (3) and (4). In turn, these sensors (3) and (4) are offset at an angle to the longitudinal plane of the cane in order to adjust the width of this region to the user's shoulders. As for the lower region, it covers from the user's waist to the ground, by

el uso de un sensor inferior (5) cuya orientación coincide con el plano longitudinal del bastón. La orientación de los sensores de ultrasonidos (3), (4) y (5) viene determinada por su posición de montaje, que puede ser a través de una pieza intercambiable (2) como se muestra en la Figura 2, o mediante un alojamiento practicado en el propio mango (1). En ambos casos la orientación de los sensores puede variar para ajustar las regiones de detección a la altura del usuario. the use of a lower sensor (5) whose orientation coincides with the longitudinal plane of the cane. The orientation of the ultrasonic sensors (3), (4) and (5) is determined by their mounting position, which can be through an interchangeable part (2) as shown in Figure 2, or through a housing practiced in the handle itself (1). In both cases the orientation of the sensors may vary to adjust the detection regions to the user's height.

En el interior del mango (1) se encuentran los elementos que controlan el funcionamiento del bastón: la electrónica Inside the handle (1) are the elements that control the operation of the cane: the electronics

(8)(8)
y los sensores de ultrasonidos (3), (4) y (5). La Figura 9 muestra un diagrama de bloques donde quedan reflejados los elementos que conforman la parte electrónica del bastón. Todos estos elementos, a excepción de los sensores de ultrasonidos (3), (4) y (5) y el motor vibrador (15), se encuentran integrados en el propio circuito electrónico (8). El elemento principal de esta electrónica (8) consiste en un microcontrolador (17) que gestiona todos los elementos y procesa la información obtenida de los sensores de ultrasonidos (3), (4) y (5). El circuito electrónico  and the ultrasonic sensors (3), (4) and (5). Figure 9 shows a block diagram where the elements that make up the electronic part of the cane are reflected. All these elements, with the exception of the ultrasonic sensors (3), (4) and (5) and the vibrating motor (15), are integrated in the electronic circuit itself (8). The main element of this electronics (8) consists of a microcontroller (17) that manages all the elements and processes the information obtained from the ultrasonic sensors (3), (4) and (5). Electronic circuit

(8)(8)
integra una batería (21) encargada de alimentar tanto al propio circuito (8) como a los elementos periféricos, sensores de ultrasonidos (3), (4) y (5) y vibrador (15). La batería es recargable a través de un circuito específico de control de carga (20) que controla la tensión aplicada mediante una fuente de alimentación externa sobre el conector de carga (19). La alimentación del circuito se realiza a través de un conmutador integrado (18) al que se accede desde el exterior del mango. Al conmutar el interruptor (18) el microcontrolador (17) queda alimentado directamente a la batería (21), comenzando así a ejecutarse el programa que contiene y poniendo en funcionamiento el bastón.  integrates a battery (21) responsible for feeding both the circuit itself (8) and peripheral elements, ultrasonic sensors (3), (4) and (5) and vibrator (15). The battery is rechargeable through a specific load control circuit (20) that controls the voltage applied by an external power source on the charging connector (19). The circuit is powered by an integrated switch (18) that is accessed from outside the handle. When switching the switch (18) the microcontroller (17) is fed directly to the battery (21), thus beginning to execute the program it contains and operating the stick.

El conmutador integrado (18) permite seleccionar entre tres modos: Bastón apagado; Bastón en modo A de funcionamiento que adapta la distancia de detección a una velocidad elevada del usuario, donde el entorno tenga una baja densidad de ocupación (mayor distancia de detección) y; Bastón en modo B de funcionamiento adaptando la distancia de detección a una velocidad baja del usuario, donde el entorno tenga una alta densidad de ocupación (menor distancia de detección. The integrated switch (18) allows you to select between three modes: Stick off; Cane in operating mode A that adapts the detection distance to a high user speed, where the environment has a low occupancy density (greater detection distance) and; Staff in mode B of operation adapting the detection distance to a low speed of the user, where the environment has a high density of occupation (lower detection distance.

El programa contenido en el microcontrolador (17) se encarga de gestionar el funcionamiento del bastón electrónico. Este programa se transfiere al microcontrolador (17) a través del mismo conector (19) utilizado para la carga de las baterías (21) del bastón. The program contained in the microcontroller (17) is responsible for managing the operation of the electronic baton. This program is transferred to the microcontroller (17) through the same connector (19) used to charge the batteries (21) of the stick.

El programa está formado por una rutina principal (25) y un conjunto de subrutinas (26), (27), (28), (29) y (30) que desvían el flujo del programa principal (25). El programa principal comienza a ejecutarse cuando se alimenta el microcontrolador (17) a través del interruptor principal (18), en este momento se carga la configuración de los periféricos del microcontrolador (17), que permanecerá sin alteraciones durante la ejecución del programa. A continuación se produce una llamada a la función MODO (26) encargada de cargar la configuración que el usuario ha seleccionado a través del interruptor de selección de modo (18). Se identifica la posición del interruptor (18) a través de una entrada digital del microcontrolador (17) y se carga en registro la distancia de detección de los sensores, que pueden ser dos en función del modo seleccionado. Cada vez que se actúa sobre el interruptor de selección (18) se produce una interrupción (30) del programa que reinicia el microcontrolador (17) para volver a cargar la configuración establecida. The program consists of a main routine (25) and a set of subroutines (26), (27), (28), (29) and (30) that divert the flow of the main program (25). The main program begins to run when the microcontroller (17) is fed through the main switch (18), at this time the configuration of the microcontroller peripherals (17) is loaded, which will remain unchanged during program execution. A call to the MODE function (26) is then carried out, in charge of loading the configuration that the user has selected through the mode selection switch (18). The position of the switch (18) is identified through a digital input of the microcontroller (17) and the detection distance of the sensors is loaded into the register, which can be two depending on the selected mode. Each time the selection switch (18) is actuated, there is an interruption (30) of the program that restarts the microcontroller (17) to reload the set configuration.

Tras esta configuración se activan los sensores de ultrasonidos (3), (4) y (5) a través de una etapa de potencia (23), excitada por una de las salidas digitales del microcontrolador (17). A partir de este punto se produce un bucle iterativo en el que continuamente los sensores miden la distancia de los objetos más cercanos y se calcula si suponen un obstáculo. Para ello la rutina principal (25) llama a la función RASTREO (28) la cual se encarga de obtener la distancia de los objetos más cercanos que se encuentran en la región superior (por encima de la cintura del usuario) cubierta por los sensores de ultrasonidos superiores (3) y (4). After this configuration, the ultrasonic sensors (3), (4) and (5) are activated through a power stage (23), excited by one of the digital outputs of the microcontroller (17). From this point an iterative loop is produced in which the sensors continuously measure the distance of the nearest objects and calculate if they are an obstacle. For this, the main routine (25) calls the TRACKING function (28) which is responsible for obtaining the distance of the nearest objects that are in the upper region (above the user's waist) covered by the sensors upper ultrasound (3) and (4).

Una vez obtenidas las distancias medidas por los sensores superiores (3) y (4) la rutina principal (25) realiza unallamada a la función CÁLCULO (29) encargada de calcular la posición de los objetos detectados. Para ello en primer lugar se cargan los valores de distancia que previamente fueron almacenados por la función MODO (26) y a continuación se llevan a cabo una serie de comprobaciones. En el caso de no cumplir alguna de las condiciones establecidas, el flujo de programa vuelve de nuevo al punto inicial en el que se invoca la función RASTREO (28) para medir de nuevo la distancia de los objetos más cercanos. Por otro lado, si se cumplen todas las condiciones establecidos por el algoritmo en el que se determina la presencia de un obstáculo o conjunto de ellos en la región superior, se lleva a cabo una exploración de la región inferior. Para ello se invoca de nuevo la función RASTREO Once the distances measured by the upper sensors (3) and (4) have been obtained, the main routine (25) makes a call to the CALCULATION function (29) responsible for calculating the position of the detected objects. To do this, first the distance values that were previously stored by the MODE function (26) are loaded and then a series of checks are carried out. In case of not fulfilling any of the established conditions, the program flow returns again to the starting point at which the TRACKING function (28) is invoked to measure again the distance of the nearest objects. On the other hand, if all the conditions established by the algorithm in which the presence of an obstacle or set of them in the upper region is determined, an exploration of the lower region is carried out. To do this, the TRACK function is invoked again

(28) que obtiene la distancia del objeto más cercano medido por el sensor inferior (5). Con este valor continúa ejecutándose el algoritmo de cálculo donde se decide si el usuario será capaz de detectar el objeto mediante contacto (el bastón del usuario, su mano o su antebrazo colisionarán con el objeto), o por el contrario se emitirá un aviso vibratorio para que se detenga. En concreto, si el objeto detectado en la región inferior esta a una distancia aproximadamente igual al objeto detectado en la zona superior, se asume que el usuario es capaz de detectarlo físicamente mediante el bastón por lo que no se emite aviso alguno. Por el contrario si el objeto detectado en la región inferior esta a una distancia superior al detectado en la zona superior se produce la activación del vibrador (15), avisando al usuario del objeto detectado. Este estado de aviso permanece activo mientras se cumplan las condiciones establecidas en el algoritmo. Un ejemplo lo podemos encontrar en las figuras 3 y 4. El usuario se aproxima a una ventana abierta. Se detectan los objetos "ventana" y "pared", pero sus distancias son diferentes (la ventana está más cerca del usuario que la pared, por lo que antes de que el bastón colisione con la pared, el usuario habrá chocado con la ventana). En este caso, el bastón produce una vibración para avisar al usuario. (28) that obtains the distance of the nearest object measured by the lower sensor (5). With this value the calculation algorithm continues to be executed where it is decided if the user will be able to detect the object by contact (the user's cane, his hand or his forearm will collide with the object), or on the contrary a vibratory warning will be issued to Make it stop. In particular, if the object detected in the lower region is at a distance approximately equal to the object detected in the upper area, it is assumed that the user is able to physically detect it by means of the cane, so no warning is issued. On the contrary, if the object detected in the lower region is at a distance greater than that detected in the upper zone, the activation of the vibrator (15) occurs, notifying the user of the detected object. This warning status remains active as long as the conditions established in the algorithm are met. An example can be found in figures 3 and 4. The user approaches an open window. The objects "window" and "wall" are detected, but their distances are different (the window is closer to the user than the wall, so before the cane collides with the wall, the user will have collided with the window) . In this case, the cane produces a vibration to warn the user.

El sistema de aviso consiste en una pulsera (10) ajustable a la muñeca del invidente que contiene el motor vibrador (15). Esta disposición permite un contacto permanente entre el vibrador (15) y la piel del usuario facilitando así la percepción del aviso. El motor vibrador (15) es controlado por el microcontrolador (17) a través de una de sus salidas digitales mediante una etapa de potencia (22). El control del vibrador (15) puede ser mediante una conexión cableada o inalámbrica (radiofrecuencia). En el primer caso la conexión eléctrica del vibrador (16) está recubierta por un protector (13) que absorbe tirones efectuados sobre la pulsera, evitando así que se produzcan tensiones en el cable de conexión (16) y en el propio vibrador (13). Para limitar la magnitud del tirón sobre la muñeca del usuario ante situaciones en la que el bastón quede encajado en algún obstáculo, se ha dispuesto un sistema de seguridad (11), (12) que permite la desconexión electro-mecánica del motor vibrador (15) en el caso de que éste tenga una conexión cableada. The warning system consists of a wristband (10) adjustable to the wrist of the blind person that contains the vibrating motor (15). This arrangement allows a permanent contact between the vibrator (15) and the user's skin thus facilitating the perception of the warning. The vibrating motor (15) is controlled by the microcontroller (17) through one of its digital outputs through a power stage (22). The control of the vibrator (15) can be via a wired or wireless connection (radiofrequency). In the first case the electrical connection of the vibrator (16) is covered by a protector (13) that absorbs pulls made on the bracelet, thus preventing tensions in the connection cable (16) and in the vibrator itself (13). . To limit the magnitude of the pull on the wrist of the user in situations where the cane is fitted in an obstacle, a safety system (11), (12) has been provided that allows the electro-mechanical disconnection of the vibrating motor (15 ) in the event that it has a wired connection.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

La Figura 1 muestra una vista completa del bastón donde se muestran los principales elementos que lo forman, a excepción de la electrónica (8) que queda oculta en el interior del mango (1). Figure 1 shows a complete view of the cane where the main elements that form it are shown, with the exception of the electronics (8) that are hidden inside the handle (1).

La Figura 2 muestra los elementos que constituyen el mango (1) donde queda representado el orden de montaje de todos los elementos. Figure 2 shows the elements that constitute the handle (1) where the assembly order of all the elements is represented.

La Figura 3 muestra una vista lateral donde se representa la orientación y alcance del haz de ultrasonidos emitidos/recibidos por los sensores (3), (4) y (5). Figure 3 shows a side view showing the orientation and scope of the ultrasound beam emitted / received by the sensors (3), (4) and (5).

La Figura 4 muestra la vista superior correspondiente a la Figura 3, donde se puede ver un ejemplo de obstáculo no perceptible por el usuario del Bastón Blanco tradicional. Figure 4 shows the top view corresponding to Figure 3, where an example of an obstacle not visible by the user of the traditional White Staff can be seen.

La Figura 5 muestra un detalle del extremo del bastón donde queda contenido el conector de carga y programación (19), el switch de encendido y selección de modo (18) y el conector de seguridad (12). Figure 5 shows a detail of the end of the cane where the loading and programming connector (19), the power and mode selection switch (18) and the safety connector (12) are contained.

La Figura 6 muestra una realización particular de la orientación de los sensores de ultrasonidos (3), (4) y (5) mediante una vista lateral y otra inferior del mango. Figure 6 shows a particular embodiment of the orientation of the ultrasonic sensors (3), (4) and (5) by a side view and a lower view of the handle.

La Figura 7 muestra la pulsera vibratoria (10) montada. Figure 7 shows the vibrating bracelet (10) mounted.

La Figura 8 muestra un detalle interno de la pulsera vibratoria (10) donde se observan los elementos que la componen y su orden de montaje. Esta realización particular muestra el caso de una pulsera alámbrica. Figure 8 shows an internal detail of the vibrating bracelet (10) where the elements that compose it and their order of assembly are observed. This particular embodiment shows the case of a wired bracelet.

La Figura 9 muestra un diagrama de bloques donde se observa la interconexión de todos los elementos que componen la parte lógica del bastón electrónico. Figure 9 shows a block diagram showing the interconnection of all the elements that make up the logical part of the electronic baton.

La Figura 10 muestra el diagrama de flujo del programa principal (25) contenido en el microprocesador (17). Esta rutina a su vez contiene llamadas a otras rutinas que realizan tareas específicas. Figure 10 shows the flow chart of the main program (25) contained in the microprocessor (17). This routine in turn contains calls to other routines that perform specific tasks.

La Figura 11 muestra el diagrama de flujo de la subrutina MODO (26) invocada por el programa principal (25) y que devuelve la configuración seleccionada por el usuario, a través del interruptor principal (18). Figure 11 shows the flowchart of the MODE subroutine (26) invoked by the main program (25) and which returns the configuration selected by the user, through the main switch (18).

La Figura 12 muestra el diagrama de flujo de la función DORMIR (27), a la que se accede cuando se produce la conexión del cargador de batería. Figure 12 shows the flow chart of the SLEEP function (27), which is accessed when the battery charger connection occurs.

La Figura 13 muestra el diagrama de flujo de la función RASTREO (28) invocada por el programa principal (25) y que devuelve la distancia medida por los sensores (3), (4) y (5). Figure 13 shows the flow chart of the TRACKING function (28) invoked by the main program (25) and returning the distance measured by the sensors (3), (4) and (5).

La Figura 14 muestra el diagrama de flujo de la función CÁLCULO (29) invocada por el programa principal (25). Esta función es la encargada de decidir, a partir de la medida ofrecida por los sensores (3), (4) y (5), si el objeto supone un peligro y si es necesario activar el aviso vibratorio. Figure 14 shows the flowchart of the CALCULATION (29) function invoked by the main program (25). This function is responsible for deciding, from the measurement offered by the sensors (3), (4) and (5), if the object poses a danger and if it is necessary to activate the vibratory warning.

La Figura 15 muestra el diagrama de flujo del vector interrupción (30) al que se accede cuando se produce una interrupción causada por el cambio de estado del interruptor principal (18) para cambiar el modo de funcionamiento. Figure 15 shows the flow chart of the interrupt vector (30) that is accessed when an interruption occurs due to the change of state of the main switch (18) to change the mode of operation.

Descripción detallada de realizaciones particulares Detailed description of particular embodiments

El bastón para invidentes objeto de la presente invención contiene una extensión (7) que se prolonga desde el mango (1) hasta al suelo, con una longitud que depende de la altura del usuario. Esta extensión (7) puede ser un elemento único, en el caso de un bastón rígido o un conjunto de segmentos, normalmente cinco, que se acoplan entre sí en el caso de un bastón plegable. En ambos casos el material de esta/s parte/s ha de ser de unas características adecuadas que permitan al usuario conocer el tipo de suelo por el que se desplaza así como el tipo de objetos con los que se interactúa mediante las vibraciones que transmiten al golpearlos. Entre los materiales más utilizados para este elemento (7) destacan el aluminio, fibra de vidrio y fibra de carbono dependiendo de las necesidades del usuario. El mango diseñado permite el uso de segmentos de un Bastón Blanco convencional de cualquier material y tipo, ya sea rígido o desmontable, para ello se ha dispuesto un elemento (6) en el extremo del mango (1), de un material plástico resistente como puede ser Nylon, cuyo diámetro exterior ajusta al diámetro interior del mango (1) y cuyo diámetro interior permita albergar el extremo de la extensión (7). En el caso particular de emplear una extensión (7) plegable, el ajuste con la pieza (6) ha de ser adecuado para permitir desmontar el elemento (7) realizando una fuerza moderada. La pieza de conexión (6) puede formar parte del propio mango (1), no siendo necesariamente una parte desmontable del mismo. The rod for the blind object of the present invention contains an extension (7) that extends from the handle (1) to the ground, with a length that depends on the height of the user. This extension (7) can be a single element, in the case of a rigid cane or a set of segments, normally five, that are coupled together in the case of a folding cane. In both cases the material of this part / s must be of suitable characteristics that allow the user to know the type of soil through which it moves as well as the type of objects with which it interacts through the vibrations transmitted to the hit them. Among the most used materials for this element (7) are aluminum, fiberglass and carbon fiber depending on the needs of the user. The designed handle allows the use of segments of a conventional White Cane of any material and type, whether rigid or detachable, for this purpose an element (6) has been arranged at the end of the handle (1), of a resistant plastic material such as it can be Nylon, whose outer diameter adjusts to the inner diameter of the handle (1) and whose inner diameter allows housing the end of the extension (7). In the particular case of using a folding extension (7), the adjustment with the part (6) must be adequate to allow the element (7) to be disassembled with a moderate force. The connecting piece (6) can be part of the handle itself (1), not necessarily being a removable part thereof.

En el extremo del bastón y solidario a la extensión (7) se encuentra la contera (24) encargada de transmitir las vibraciones de los objetos con los que se interactúa al resto del bastón. Esta contera (24) es de un material resistente, como por ejemplo Nylon u otro material plástico, y además ha de ser fácilmente intercambiable debido a que es un elemento sometido a rozamiento continuo. At the end of the cane and integral to the extension (7) is the container (24) responsible for transmitting the vibrations of the objects with which the rest of the cane interacts. This piece (24) is made of a resistant material, such as Nylon or other plastic material, and it must also be easily interchangeable because it is an element subjected to continuous friction.

El mango (1) es el elemento principal del bastón y al que quedan unidos el resto de elementos que lo componen. El mango (1) está construido en un material resistente y ligero, como puede ser aluminio, y es hueco en la mayoría de su longitud con el fin de albergar en su interior la electrónica (8) y los sensores de ultrasonidos (3), (4) y (5). El mango (1) presenta una cara plana en uno de sus laterales que permite al usuario identificar la orientación correcta del bastón, la ubicación de esta superficie dependerá de si el usuario es diestro o zurdo. The handle (1) is the main element of the cane and to which the rest of the elements that compose it are attached. The handle (1) is constructed in a light and resistant material, such as aluminum, and is hollow in most of its length in order to house the electronics (8) and the ultrasonic sensors (3) inside, (4) and (5). The handle (1) has a flat face on one of its sides that allows the user to identify the correct orientation of the cane, the location of this surface will depend on whether the user is right or left handed.

Los sensores de ultrasonidos (3), (4) y (5) se albergan en el propio mango (1) en unos huecos practicados para este fin, o mediante una pieza extraíble (2) que mediante su intercambio permita variar la orientación de los sensores de ultrasonidos (3), (4) y (5) sin necesidad de cambiar el mango (1). El ejemplo ilustrado en las figuras 1 y 2 se refiere a la instalación de los sensores (3), (4) y (5) mediante una pieza extraíble (2), la cual es de un material ligero para que no aumente el peso total del mango (1), como puedes ser plástico ABS. The ultrasonic sensors (3), (4) and (5) are housed in the handle itself (1) in holes made for this purpose, or by means of a removable piece (2) that, by means of its exchange, allows the orientation of the ultrasonic sensors (3), (4) and (5) without changing the handle (1). The example illustrated in Figures 1 and 2 refers to the installation of the sensors (3), (4) and (5) by means of a removable part (2), which is made of a lightweight material so that the total weight does not increase of the handle (1), as you can be ABS plastic.

El conjunto emisor/receptor de ultrasonidos (3), (4) y (5) es capaz de medir una distancia mínima de 2.5 metros. La tensión de alimentación de estos elementos ha de ser compatible con la tensión de la batería (21), de pequeñas dimensiones. The transmitter / receiver set of ultrasound (3), (4) and (5) is capable of measuring a minimum distance of 2.5 meters. The supply voltage of these elements must be compatible with the battery voltage (21), of small dimensions.

El circuito electrónico está montado sobre una placa impresa de doble cara que contiene a su vez una batería (21) que alimenta al sistema. Esta batería (21) ha de ser de reducidas dimensiones para poder ser albergada en el interior del mango (1) y ha de ofrecer una tensión nominal compatible con los sensores de ultrasonidos (3), (4) y (5), el microcontrolador (17) y el motor vibrador (15). La batería alimenta a la electrónica a través del interruptor principal The electronic circuit is mounted on a double-sided printed plate that in turn contains a battery (21) that powers the system. This battery (21) must be small in size to be housed inside the handle (1) and must offer a nominal voltage compatible with the ultrasonic sensors (3), (4) and (5), the microcontroller (17) and the vibrating motor (15). The battery feeds the electronics through the main switch

(18) que puede ser un interruptor estándar de 1 polo y tres posiciones y ha de estar dispuesto en uno de los lados de la placa de manera que se pueda cambiar su estado desde el exterior del mango (1). El microcontrolador (17) es el encargado de obtener la distancia medida por los sensores (3), (4) y (5) a través de una comunicación serie. La alimentación de los sensores (3), (4) y (5) está controlada por el microcontrolador (17) a través de una etapa de potencia (23). Una vez el microcontrolador (17) obtiene las distancias medidas por los sensores (3), (4) y (5) se lleva a cabo un cálculo según un algoritmo establecido que decidirá si el objeto, o conjunto de ellos, supone un obstáculo para el usuario del bastón. En el caso de que la decisión sea positiva el microcontrolador (17) activará a través de una de sus salidas digitales el vibrador de aviso (15) mediante una etapa de potencia (22). (18) that it can be a standard switch with 1 pole and three positions and must be arranged on one side of the plate so that its state can be changed from the outside of the handle (1). The microcontroller (17) is responsible for obtaining the distance measured by the sensors (3), (4) and (5) through a serial communication. The power supply of the sensors (3), (4) and (5) is controlled by the microcontroller (17) through a power stage (23). Once the microcontroller (17) obtains the distances measured by the sensors (3), (4) and (5) a calculation is carried out according to an established algorithm that will decide if the object, or set of them, is an obstacle to The cane user. If the decision is positive, the microcontroller (17) will activate the warning vibrator (15) through one of its digital outputs through a power stage (22).

La programación del microcontrolador (17) se realiza a través de un conector (19) dispuesto en la propia placa, el cual ha de tener al menos 5 terminales. El mismo conector de programación (19) permite la conexión de una fuente externa para cargar la batería. The programming of the microcontroller (17) is carried out through a connector (19) arranged on the board itself, which must have at least 5 terminals. The same programming connector (19) allows the connection of an external source to charge the battery.

A su vez, se dispone de un conmutador (18) que conectado directamente a una entrada del microcontrolador (17) permite al usuario seleccionar entre dos modos de funcionamiento del bastón. Este conmutador (18) ha de estar dispuesto de manera que se pueda acceder desde el exterior del bastón, pudiendo ser un interruptor estándar de 1 un polo y dos posiciones, o puede estar integrado en el propio interruptor de encendido (18) empleando un conmutador de 2 polos y tres posiciones como se muestra en la Figura 5. In turn, there is a switch (18) that directly connected to an input of the microcontroller (17) allows the user to select between two operating modes of the stick. This switch (18) must be arranged so that it can be accessed from the outside of the cane, it can be a standard switch with 1 pole and two positions, or it can be integrated in the ignition switch itself (18) using a switch 2-pole and three positions as shown in Figure 5.

El sistema de aviso consiste en un pequeño motor vibrador (15) con capacidad para generar 0.65 G (6.38 m/s2) o más, de forma que pueda ser percibido por el usuario en contacto directo con su muñeca mediante su instalación The warning system consists of a small vibrating motor (15) with the capacity to generate 0.65 G (6.38 m / s2) or more, so that it can be perceived by the user in direct contact with his wrist through its installation

mostrada en la figura 8. El vibrador ha de estar en contacto con la piel del usuario en una zona sensible, como puede ser la muñeca, para poder percibir los avisos. Para ello el vibrador (15) se monta sobre una pulsera (10) que puede ser de cuero, tejido de nylon o cualquier otro material agradable al tacto y que además disponga de un sistema de cierre que permita su rápida colocación y evite desprendimientos como puede ser velero, o un sistema 5 de hebilla. La unión entre el motor vibrador (15) y correa (10) se realiza por medio de un trozo de tela (14) de material similar o igual al de la propia correa (10) que cosido a la correa (10) cubra y protege el vibrador (15) como se muestra en la Figura 8. La conexión entre el vibrador (15) y la etapa de potencia (22) que lo controla se puede realizar a través de un cable paralelo (16) de dos hilos de 1mm cada uno. Este cable (16) puede quedar cubierto por un protector (13) elástico, como un ribete de tela o similar, que lo protege en toda su longitud para evitar que sufra 10 tensiones mecánicas. A su vez el protector (13) ha de ser fijado a la pulsera (10), bien mediante cosido o mediante algún adhesivo, de manera que la tensión a la que se someta el protector (13) sea soportada por la pulsera y no por el conjunto formado por el vibrador (15) y el cable (16). El cable paralelo (16) y el correspondiente protector (13) quedan divididos a mitad de su longitud en dos tramos en cuyos extremos se encuentran sendos conectores coincidentes, macho (11) y hembra (12), que permiten la desconexión del cable para evitar que el usuario del bastón 15 sufra tirones violentos en caso de que el bastón quede encajado en algún obstáculo u objeto móvil. Estos conectores shown in figure 8. The vibrator must be in contact with the user's skin in a sensitive area, such as the wrist, in order to receive the warnings. For this, the vibrator (15) is mounted on a bracelet (10) that can be made of leather, nylon fabric or any other material that is pleasant to the touch and that also has a closure system that allows its rapid placement and avoids detachments as it can be a sailboat, or a buckle system 5. The connection between the vibrating motor (15) and belt (10) is carried out by means of a piece of cloth (14) of material similar or equal to that of the belt itself (10) that sewn to the belt (10) covers and protects the vibrator (15) as shown in Figure 8. The connection between the vibrator (15) and the power stage (22) that controls it can be made through a parallel cable (16) of two wires of 1mm each one. This cable (16) can be covered by an elastic protector (13), such as a fabric edging or the like, which protects it along its entire length to prevent it from suffering from mechanical stresses. In turn, the protector (13) must be fixed to the bracelet (10), either by sewing or by means of an adhesive, so that the tension to which the protector (13) is subjected is supported by the bracelet and not by the assembly formed by the vibrator (15) and the cable (16). The parallel cable (16) and the corresponding protector (13) are divided in half of its length into two sections at whose ends there are two matching connectors, male (11) and female (12), which allow the cable to be disconnected to avoid that the user of the cane 15 suffers violent pulls in case the cane is embedded in any obstacle or moving object. These connectors

(11) y (12) han de ser de tipo aéreo, de fácil conexión/desconexión y que su polaridad no sea invertible debido a un mal uso por parte del invidente. Se puede encontrar un ejemplo ilustrativo en la figura 7. (11) and (12) must be of the air type, easy to connect / disconnect and that their polarity is not invertible due to misuse by the blind. An illustrative example can be found in Figure 7.

Claims (4)

REIVINDICACIONES 1. Bastón electrónico de ayuda a la movilidad para discapacitados visuales que se caracteriza por detectar obstáculos de forma anticipada y que está comprendido por: 1. Electronic walking stick for mobility aid for the visually impaired, characterized by detecting obstacles in advance and comprising:
a. to.
Un mango totalmente autónomo independientemente del material y longitud, con adaptador para ser utilizado con cualquier tubo único o conjunto de ellos y que presenta una cara plana en uno de sus laterales que permite al usuario identificar la orientación correcta del bastón. A fully autonomous handle regardless of the material and length, with adapter to be used with any single tube or set of them and that has a flat face on one of its sides that allows the user to identify the correct orientation of the cane.
b. b.
Un conjunto de sensores de ultrasonidos con orientación modificable dependiendo de las características del usuario, a partir de los cuales se pueden discriminar al menos dos regiones espaciales (superior e inferior), permitiendo señalar la presencia de un obstáculo únicamente cuando el usuario no lo vaya a percibir haciendo uso tradicional de bastón. A set of ultrasonic sensors with modifiable orientation depending on the characteristics of the user, from which at least two spatial regions (upper and lower) can be discriminated, allowing to indicate the presence of an obstacle only when the user is not going to perceive using traditional cane.
c. C.
Una pulsera ajustable a la muñeca del usuario comunicada alámbrica o inalámbricamente con el bastón que incorpora un sistema de aviso vibratorio An adjustable wristband wristband wired or wirelessly communicated with the cane that incorporates a vibrating warning system
2.2.
Bastón electrónico de ayuda a la movilidad para discapacitados visuales según reivindicación 1 configurable para adaptarse a las necesidades específicas de cada usuario como altura, complexión, longitud de las extremidades, preferencias de deambulación.  Electronic cane for mobility aid for the visually impaired according to claim 1 configurable to adapt to the specific needs of each user such as height, complexion, limb length, walking preferences.
3.3.
Bastón electrónico de ayuda a la movilidad para discapacitados visuales según reivindicaciones 1 y 2 que incorpora un sistema de seguridad que permite la desconexión electro-mecánica (si la hubiere) de la pulsera con el bastón para evitar tirones o enganches peligrosos para el usuario.  Electronic cane for mobility aid for the visually impaired according to claims 1 and 2 that incorporates a safety system that allows electro-mechanical disconnection (if any) of the bracelet with the cane to avoid dangerous pulls or hooks for the user.
4.Four.
Bastón electrónico de ayuda a la movilidad para discapacitados visuales según reivindicaciones 1, 2, 3 y 4, que incluye dos o más modos de funcionamiento dependiendo de las regiones de detección, la velocidad de movimiento del usuario y/o la densidad de ocupación de la vía.  Electronic walking stick for mobility aid for the visually impaired according to claims 1, 2, 3 and 4, which includes two or more modes of operation depending on the detection regions, the user's movement speed and / or the occupancy density of the via.
ES201200630A 2012-06-08 2012-06-08 Electronic walking stick for mobility aid for the visually impaired Active ES2441670B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201200630A ES2441670B1 (en) 2012-06-08 2012-06-08 Electronic walking stick for mobility aid for the visually impaired
PCT/ES2013/070369 WO2014006243A1 (en) 2012-06-08 2013-06-06 Electronic cane for assisting with mobility of visually impaired people

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201200630A ES2441670B1 (en) 2012-06-08 2012-06-08 Electronic walking stick for mobility aid for the visually impaired

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2441670A1 true ES2441670A1 (en) 2014-02-05
ES2441670B1 ES2441670B1 (en) 2014-08-14

Family

ID=49881398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201200630A Active ES2441670B1 (en) 2012-06-08 2012-06-08 Electronic walking stick for mobility aid for the visually impaired

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2441670B1 (en)
WO (1) WO2014006243A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3038066B1 (en) 2015-06-25 2017-06-23 De Chaumont Hugues Vauchaussade HAND APPARATUS FOR A VISUAL DEFICIENT USER
WO2022131891A1 (en) * 2020-12-15 2022-06-23 Beltran Ramirez Jesus Raul Assistive device for blind persons

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1033239C1 (en) * 2007-01-16 2008-07-17 Petrus Hubertus Peters Touch grip aid for use by blind or visually impaired people, has set of pads, where one of pads placed on path to right side of forearm and other pad placed on path to top of forearm to elbow
US7706212B1 (en) * 2007-01-30 2010-04-27 Campbell Terry L Mobility director device and cane for the visually impaired
PT104980A (en) * 2010-02-24 2011-08-24 Inst Politecnico De Leiria VIRTUAL BENGAL AID FOR INVISIBLE PEOPLE
US8816849B2 (en) * 2010-06-24 2014-08-26 Andrew L. Hong Overhang warning device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014006243A1 (en) 2014-01-09
ES2441670B1 (en) 2014-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7706212B1 (en) Mobility director device and cane for the visually impaired
US7103471B2 (en) Multi-mode navigation device and method
KR101898582B1 (en) A stick for the blind
US8786447B1 (en) High voltage detection assembly
US10286286B1 (en) Treadmill safety device
US8825389B1 (en) Mobility device and method for guiding the visually impaired
US9311827B1 (en) Wearable assistive device, system and methods thereof for the visually impaired
US20190307633A1 (en) Motion-liberating smart walking stick
US20210235787A1 (en) Airbag safety device
KR20180013353A (en) Wearable information providing device for blind
KR20200093255A (en) A Smart Stick Based On Ultrasonic Sensors
US20130113601A1 (en) Obstacle Detection for Visually Impaired Persons
WO2014006243A1 (en) Electronic cane for assisting with mobility of visually impaired people
Manoufali et al. Smart guide for blind people
KR20100089204A (en) Position and distance measuring system and control method for a blind person
TWI592147B (en) Wearable objects around the body detection equipment
KR101662914B1 (en) Front detection device of glasses type
KR101484955B1 (en) Apparatus for detecting moving object
KR20140060764A (en) Shoes for preventing missing people
KR100957032B1 (en) obstacle detector detachable with cane for visually impaired
US20220375326A1 (en) Device For Reducing Face-Touching
TWI691328B (en) Smart aid system for visually impaired
KR20180033484A (en) Wearable information providing device for blind
KR20160095355A (en) Smart stick with sensors
KR102055373B1 (en) Smart bands for the visually impaired and control method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
FG2A Definitive protection

Ref document number: 2441670

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20140814