TWI505824B - 導盲車系統及其控制方法 - Google Patents

Description

導盲車系統及其控制方法

本發明係關於一種導盲車系統及其控制方法；特別是關於一種超音波〔ultrasound〕導盲車系統及其控制方法。

習用導引系統，例如：中華民國專利公開第200950765號〝無線射頻身份辯識導引系統〞之發明專利申請案，其揭示一種無線射頻身份辯識導引系統包含數個電子標籤掃讀單元、數個導引單元及至少一電子標籤。該電子標籤掃讀單元及導引單元設置於數個特定位置，而該電子標籤配置於一使用者。利用該電子標籤掃讀單元掃讀該電子標籤之資料或識別碼，且利用該電子標籤之資料或識別碼進行操作該導引單元。

然而，前述公開第200950765號之無線射頻身份辯識導引系統僅利用該電子標籤掃讀單元掃讀該電子標籤之資料或識別碼，且利用該電子標籤之資料或識別碼進行操作該導引單元，但其並不具有偵測障礙或地形之功能。因此，習用導引系統必然存在進一步利用較安全方式進行導引使用者之需求，例如：以無線方式導引遊客警示障礙物。

另一習用導盲系統，例如：中華民國專利公開第200950766號〝利用無線射頻身份辯識之導盲系統〞之發明專利申請案，其揭示一種利用無線射頻身份辯識之導盲系統包含至少一電子標籤掃讀單元、至少一警示單元及 至少一電子標籤。該電子標籤設置於一特定位置，而該電子標籤掃讀單元及警示單元配置於一使用者。利用該電子標籤掃讀單元掃讀該電子標籤之資料或識別碼，且經由確認該電子標籤之資料或識別碼後，操作該警示單元。

然而，前述公開第200950766號之無線射頻身份辯識導盲系統僅利用該電子標籤掃讀單元掃讀該電子標籤之資料或識別碼，且經由確認該電子標籤之資料或識別碼後，操作該警示單元，但其並不具有偵測障礙或地形之功能。因此，習用導盲系統必然存在進一步利用較安全方式進行導盲使用者之需求，例如：以無線方式導引視障者避開障礙物。前述專利及專利申請案僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

有鑑於此，本發明為了滿足上述技術問題及需求，其提供一種導盲車系統及其控制方法，其於一車輛行駛系統設置一超音波偵測系統，以偵測至少一環境障礙物、一路上行人或一地形變化，因此相對於習用導盲系統可大幅提升導盲安全度及導盲資訊效率。

本發明較佳實施例之主要目的係提供一種導盲車系統及其控制方法，其於一車輛行駛系統設置一超音波偵測系統，以偵測至少一環境障礙物、一路上行人或一地形變化，以達成提示障礙物、行人或地形變化之目的。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之導盲車系統包含：一車輛框體；一車輛行駛系統，其設置於該車輛框體，以便利用該車輛行駛系統行駛該車輛框體；一超音波偵測系統，其設置於該車輛框體，該 超音波偵測系統連接至該車輛行駛系統，且該超音波偵測系統偵測至少一環境障礙物或一地形變化；及一控制單元，其設置於該車輛框體，該控制單元連接至該車輛行駛系統及超音波偵測系統；其中當該超音波偵測系統偵測到該環境障礙物或該地形變化時，該控制單元發出一警示訊號。

本發明較佳實施例之該車輛框體為一圓柱形車輛框體，以便容易避開障礙物。

本發明較佳實施例之該車輛框體另包含一動態感測器，該動態感測器用以回授控制該車輛框體。

本發明較佳實施例之該車輛框體之動態感測器包含一陀螺儀及一加速度計。

本發明較佳實施例之該車輛行駛系統包含一減速馬達組。

本發明較佳實施例之該車輛框體另包含一語音播報系統，該語音播報系統用以播報該警示訊號。

本發明較佳實施例之該車輛框體另包含一GPS模組。

本發明較佳實施例之該超音波偵測系統包含一上方偵測單元、一前方偵測單元、一下方偵測單元、一左前方偵測單元、一左方偵測單元、一右前方偵測單元及一右方偵測單元。

本發明較佳實施例之該控制單元經由一無線控制器或一有線控制器進行操作控制。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之導盲車控制方法包含：利用一車輛行駛系統控制行駛一車輛框體；利用一超音波偵測系統連接至該車輛行駛系統，且該超音波偵測系統偵測至少一環境障礙物或一地形 變化；當該超音波偵測系統未偵測到任何環境障礙物或任何地形變化時，該控制單元繼續控制該車輛行駛系統，以便行駛該車輛框體；及當該超音波偵測系統偵測到該環境障礙物或該地形變化時，利用該控制單元發出一警示訊號。

本發明較佳實施例在該超音波偵測系統偵測到該環境障礙物或該地形變化時，選擇利用該控制單元停止該車輛行駛系統之行駛。

本發明較佳實施例利用一前方偵測單元、一左方偵測單元及一右方偵測單元偵測該環境障礙物或該地形變化，以決定該控制單元控制左轉或右轉該車輛框體。

本發明較佳實施例利用一上方偵測單元偵測到該環境障礙物，且在確認為一上方障礙物時，利用該控制單元發出一上方障礙物警示訊號。

本發明較佳實施例利用一下方偵測單元偵測到該地形變化，且在確認為一下斜坡或一上斜坡時，利用該控制單元發出一下斜坡警示訊號或一上斜坡警示訊號。

1‧‧‧車輛框體

1a‧‧‧動態感測器

10‧‧‧外殼體

101‧‧‧偵測孔

102‧‧‧顯示面板

103‧‧‧組合基座

2‧‧‧車輛行駛系統

3‧‧‧超音波偵測系統

31‧‧‧上方偵測單元

32‧‧‧前方偵測單元

33‧‧‧下方偵測單元

34‧‧‧左前方偵測單元

34a‧‧‧左方偵測單元

35‧‧‧右前方偵測單元

35a‧‧‧右方偵測單元

4‧‧‧控制單元

41‧‧‧有線控制器

5‧‧‧語音播報系統

A‧‧‧前方障礙物

B‧‧‧上方障礙物

C‧‧‧向下階梯

第1圖：本發明較佳實施例之導盲車系統之立體分解示意圖。

第2圖：本發明較佳實施例之導盲車系統之立體組合示意圖。

第3圖：本發明較佳實施例之導盲車系統採用車輛框體之上視示意圖。

第4圖：本發明較佳實施例之導盲車系統採用車輛框體之前視示意圖。

第5圖：本發明較佳實施例之導盲車系統採用車輛框體 之側視示意圖。

第6圖：本發明較佳實施例之導盲車系統遭遇前方障礙物之側視示意圖。

第6A圖：本發明較佳實施例之導盲車系統遭遇前方障礙物之立體示意圖。

第7圖：本發明較佳實施例之導盲車系統遭遇上方障礙物之側視示意圖。

第7A圖：本發明較佳實施例之導盲車系統遭遇上方障礙物之立體示意圖。

第8圖：本發明較佳實施例之導盲車系統抵達向下階梯之側視示意圖。

第8A圖：本發明較佳實施例之導盲車系統抵達向下階梯之立體示意圖。

為了充分瞭解本發明，於下文將舉例較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。

本發明較佳實施例之導盲車系統及其控制方法適用於各種導盲系統，例如：導盲杖或其它具有導盲功能之設備，但其並非用以限制本發明之範圍。另外，本發明較佳實施例之導盲車系統及其控制方法適合連接應用於各種資訊網路系統〔network system〕，例如：網際網路〔Internet〕、各種區域網路〔local area network，LAN〕或各種無線區域網路〔wireless LAN〕，但其並非用以限定本發明之應用範圍。

第1圖揭示本發明較佳實施例之導盲車系統之立體分解示意圖，其僅舉例說明本發明導盲車系統之內部架構。第2圖揭示本發明較佳實施例之導盲車系統之立體組合示意圖，其僅舉例說明本發明導盲車系統組合完成之外觀架構，其對應於第1圖。第3圖揭示本發明較佳實施 例之導盲車系統採用車輛框體之上視示意圖，其對應於第1圖之車輛框體。第4圖揭示本發明較佳實施例之導盲車系統採用車輛框體之前視示意圖，其對應於第1圖之車輛框體。第5圖揭示本發明較佳實施例之導盲車系統採用車輛框體之側視示意圖，其對應於第1圖之車輛框體。

請參照第1、2、3、4及5圖所示，本發明較佳實施例之導盲車系統包含一車輛框體1、一外殼體10、一車輛行駛系統〔vehicle-driving system〕2、一超音波偵測系統〔ultrasound detection system〕3及一控制單元4，其中該車輛行駛系統2、超音波偵測系統3及控制單元4形成適當配置連接。利用該控制單元4控制行駛該車輛行駛系統2，並利用該超音波偵測系統3偵測至少一環境障礙物或一地形變化。

請參照第1、3、4及5圖所示，該車輛框體1另包含一動態感測器1a，該動態感測器1a連接至該控制單元4，且該動態感測器1a用以回授控制該車輛框體1，以便利用該控制單元4控制該車輛框體1之直線行駛或各種轉彎角度。該車輛框體1之動態感測器1a包含一陀螺儀〔gyroscope〕〔亦稱慣性感測器或角速度計〕及一加速度計〔accelerometer〕〔亦稱一種慣性感測元件〕，如第5圖所示。

請再參照第1、3、4及5圖所示，該車輛框體1另包含一語音播報系統5，且該語音播報系統5用以播報一警示訊號。本發明較佳實施例之該語音播報系統5設置於該車輛框體1或該外殼體10上，且該控制單元4連接至該語音播報系統5，以便控制該語音播報系統5進行播報狀況，例如：前有障礙物、停止、直走、左轉、右轉、抵達目的地或其它指令。

請再參照第1及2圖所示，該車輛框體1較佳 為一圓柱形車輛框體，以便容易轉彎行駛避開障礙物。該外殼體10套置組合於該車輛框體1上，以形成一導盲車，且該外殼體10具有數個偵測孔101、數個顯示面板102及數個組合基座103，其適當配置於該外殼體10上。如此，利用該偵測孔101進行偵測至少一環境障礙物或一地形變化，並選擇利用該偵測孔101之孔徑尺寸調整該超音波偵測系統3之偵測角度。利用該顯示面板102提供各種資訊，且可選擇利用該組合基座103設置其它裝置，例如：視訊裝置〔例如：鏡頭或照明燈〕或音響裝置〔例如：蜂鳴器、喇叭或麥克風〕。

請再參照第1、2、3、4及5圖所示，該車輛行駛系統2設置於該車輛框體1之底部，以便利用該車輛行駛系統2行駛該車輛框體1。舉例而言，該車輛行駛系統2包含一H橋驅動器〔H bridge driver〕或一第一減速馬達〔speed reducing gear motor〕及一第二減速馬達或其它馬達。該第一減速馬達及第二減速馬達配置於該車輛框體1之後兩側，且其連接至數個車輪組〔wheel set〕，例如：三組車輪組。

請再參照第1及2圖所示，該超音波偵測系統3分別設置於該車輛框體1之前方、前上方、左側及右側，以便利用超音波偵測系統3偵測該車輛框體1之前方環境狀態。舉例而言，該超音波偵測系統3之偵測角度約60度，但利用該偵測孔101之孔徑尺寸調整該超音波偵測系統3之偵測角度，如第2圖所示。該超音波偵測系統3選擇採用40KHz頻率之超音波訊號，其量測範圍為1.72cm至431cm。

請再參照第1及2圖所示，該超音波偵測系統3為一超音波障礙偵測系統，其包含一上方偵測單元31、一前方偵測單元32、一下方偵測單元33、一左前方偵測單 元34、一左方偵測單元34a、一右前方偵測單元35及一右方偵測單元35a，如第1圖所示，其適當固定於該車輛框體1之上。

本發明另一較佳實施例之該上方偵測單元31、前方偵測單元32、下方偵測單元33、左前方偵測單元34、左方偵測單元34a、右前方偵測單元35及右方偵測單元35a之間任意選擇組合形成該超音波偵測系統3。舉例而言，利用選擇該上方偵測單元31、前方偵測單元32、下方偵測單元33組合形成該超音波偵測系統3。或，利用選擇該前方偵測單元32、左前方偵測單元34、左方偵測單元34a、右前方偵測單元35及右方偵測單元35a組合形成該超音波偵測系統3。

請再參照第1及2圖所示，該上方偵測單元31用以偵測該車輛框體1之前進方向上之上方障礙物。該前方偵測單元32用以偵測該車輛框體1之前進方向上之前方障礙物。該下方偵測單元33用以偵測該車輛框體1之前進方向上之向下階梯或地上坑洞。該左前方偵測單元34及左方偵測單元34a用以共同偵測位於該車輛框體1左側方之障礙物。相對的，該右前方偵測單元35及右方偵測單元35a用以共同偵測位於該車輛框體1右側方之障礙物。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，該控制單元4設置於該車輛框體1之內部，且該控制單元4為一中央主控制系統，其具有一第一控制單元MCU1進行控制該車輛行駛系統2及其它功能系統。該第一控制單元MCU1另連接一第二控制單元MCU2及一第三控制單元MCU3，以便利用該第二控制單元MCU2控制該超音波偵測系統3及利用該第三控制單元MCU3控制該語音播報系統5。在該第一控制單元MCU1、第二控制單元MCU2及第三控制單元MCU3之間利用非同步串列通訊介面〔UART〕進行 資料傳輸。

該控制單元4經由一無線控制器〔remote control〕或一有線控制器41進行操作控制，因此使用者可握持該無線控制器或有線控制器41進行操作控制該車輛框體1。另外，該控制單元4包含一室內導盲行駛模式及一戶外導盲行駛模式。

請再參照第4圖所示，該車輛框體1另包含一GPS模組及一無線傳輸模組，並利用該語音播報系統5進行播報該GPS模組之輸出資訊。當執行該戶外導盲行駛模式時，可選擇設定該車輛框體1自一第一預定位置〔起點〕行駛至一第二預定位置〔終點〕。另外，該控制單元4可選擇利用該無線傳輸模組將該控制單元4之資訊經網路傳輸至一管理中心，以便掌握使用者及該車輛框體1之行駛狀態。

請再參照第1至5圖所示，本發明較佳實施例之導盲車控制方法包含步驟：首先，該控制單元4利用該車輛行駛系統2控制行駛該車輛框體1，例如：執行室內導盲行駛模式或戶外導盲行駛模式。使用者可選擇利用該有線控制器41進行操作控制該車輛框體1，並隨著該導盲車之導引在室內或戶外行走。

請再參照第1至5圖所示，本發明較佳實施例之導盲車控制方法另包含步驟：接著，該控制單元4利用該超音波偵測系統3連接至該車輛行駛系統2，且該超音波偵測系統3偵測至少一環境障礙物〔例如：垃圾桶〕或至少一地形變化〔例如：往下樓梯口〕，並利用該語音播報系統5進行播報狀況。

請再參照第1至5圖所示，本發明較佳實施例之導盲車控制方法另包含步驟：反之，當該超音波偵測系統未偵測到任何環境障礙物或任何地形變化時，該控制單 元4繼續控制該車輛行駛系統，以便行駛該車輛框體該車輛行駛系統2繼續控制行駛該車輛框體1，直至偵測到任何環境障礙物或地形變化或到達目的地為止。

第6圖揭示本發明較佳實施例之導盲車系統遭遇前方障礙物之側視示意圖，其中向前一系列波為超音波偵測波。第6A圖揭示本發明較佳實施例之導盲車系統遭遇前方障礙物之立體示意圖，其對應於第6圖之側視圖。請參照第1、6及6A圖所示，舉例而言，利用該前方偵測單元32、左方偵測單元34a及右方偵測單元35a偵測該環境障礙物或該地形變化，以便該控制單元4建議使用者決定控制左轉或右轉該車輛框體1。當該超音波偵測系統3偵測到一前方障礙物A或該地形變化時，利用該控制單元4控制該語音播報系統5發出一警示訊號。另外，當該超音波偵測系統3偵測到該前方障礙物A或該地形變化時，選擇利用該控制單元4停止該車輛行駛系統2，直至使用者利用該有線控制器41進行下一步操作，以控制該導盲車及車輛框體1向左或向右繞過該前方障礙物A，再隨著該導盲車之導引繼續行走。

第7圖揭示本發明較佳實施例之導盲車系統遭遇上方障礙物之側視示意圖，其中向上一系列波為超音波偵測波。第7A圖揭示本發明較佳實施例之導盲車系統遭遇上方障礙物之立體示意圖，其對應於第7圖之側視圖。請參照第1、7及7A圖所示，舉例而言，利用該上方偵測單元31偵測到該環境障礙物，且在確認為一上方障礙物B時，利用該控制單元控制該語音播報系統5發出一上方障礙物警示訊號。另外，當該超音波偵測系統3偵測到該上方障礙物B時，選擇利用該控制單元4停止該車輛行駛系統2，直至使用者利用該有線控制器41進行下一步操作，以控制該導盲車及車輛框體1向左或向右繞過該上方障礙 物B，再隨著該導盲車之導引繼續行走。

舉例而言，利用該下方偵測單元33偵測到該地形變化，且在確認為一下斜坡或一上斜坡時，利用該控制單元4控制該語音播報系統5發出一下斜坡警示訊號或一上斜坡警示訊號。第8圖揭示本發明較佳實施例之導盲車系統抵達向下階梯之側視示意圖，其中向下一系列波為超音波偵測波。第8A圖揭示本發明較佳實施例之導盲車系統抵達向下階梯之立體示意圖，其對應於第8圖之側視圖。請參照第1、8及8A圖所示，舉例而言，利用該下方偵測單元33偵測到該地形變化，且在確認為一向下階梯C時，利用該控制單元4控制該語音播報系統5發出一下斜坡警示訊號或一向下階梯警示訊號。另外，當該超音波偵測系統3偵測到該向下階梯C時，選擇利用該控制單元4停止該車輛行駛系統2，直至使用者利用該有線控制器41進行下一步操作，以控制該導盲車及車輛框體1後退、向左或向右繞過該向下階梯C或沿著該向下階梯C往下後，再隨著該導盲車之導引繼續行走。

前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。本案著作權限制使用於中華民國專利申請用途。

1‧‧‧車輛框體

10‧‧‧外殼體

101‧‧‧偵測孔

102‧‧‧顯示面板

103‧‧‧組合基座

2‧‧‧車輛行駛系統

3‧‧‧超音波偵測系統

31‧‧‧上方偵測單元

32‧‧‧前方偵測單元

33‧‧‧下方偵測單元

34‧‧‧左前方偵測單元

34a‧‧‧左方偵測單元

35‧‧‧右前方偵測單元

35a‧‧‧右方偵測單元

4‧‧‧控制單元

41‧‧‧有線控制器

5‧‧‧語音播報系統

Claims (10)

1. 一種導盲車系統，其包含：一車輛框體；一車輛行駛系統，其設置於該車輛框體，以便利用該車輛行駛系統行駛該車輛框體；一超音波偵測系統，其設置於該車輛框體，該超音波偵測系統連接至該車輛行駛系統，且該超音波偵測系統偵測至少一環境障礙物或一地形變化；及一控制單元，其設置於該車輛框體，該控制單元連接至該車輛行駛系統及超音波偵測系統，且該控制單元包含一室內導盲行駛模式及一戶外導盲行駛模式；其中當該超音波偵測系統偵測到該環境障礙物或該地形變化時，該控制單元發出一警示訊號；使用者利用一有線或無線控制器進行下一步操作，以控制該導盲車系統，再隨著該導盲車系統之導引繼續行走。
2. 依申請專利範圍第1項所述之導盲車系統，其中該車輛框體另包含一動態感測器，該動態感測器用以回授控制該車輛框體。
3. 依申請專利範圍第2項所述之導盲車系統，其中該車輛框體動態感測器包含一陀螺儀及一加速度計。
4. 依申請專利範圍第1項所述之導盲車系統，其中該車輛框體另包含一GPS模組，當執行該戶外導盲行駛模式時，可選擇設定該車輛框體自一第一預定位置行駛至一第二預定位置。
5. 依申請專利範圍第1項所述之導盲車系統，其中該超音波偵測系統包含一上方偵測單元、一前方偵測單元及一下方偵測單元。
6. 依申請專利範圍第1項所述之導盲車系統，其中該超音波偵測系統包含一左前方偵測單元、一左方偵測單元、一右前方偵測單元及一右方偵測單元。
7. 一種導盲車控制方法，其包含：利用一車輛行駛系統控制行駛一車輛框體，且一控制單元包含一室內導盲行駛模式及一戶外導盲行駛模式；利用一超音波偵測系統連接至該車輛行駛系統，且該超音波偵測系統偵測至少一環境障礙物或一地形變化；當該超音波偵測系統未偵測到任何環境障礙物或任何地形變化時，該控制單元繼續控制該車輛行駛系統，以便行駛該車輛框體；及當該超音波偵測系統偵測到該環境障礙物或該地形變化時，利用該控制單元發出一警示訊號；使用者利用一有線或無線控制器進行下一步操作，以控制該導盲車系統，再隨著該導盲車系統之導引繼續行走。
8. 依申請專利範圍第7項所述之導盲車控制方法，其中利用一前方偵測單元、一左方偵測單元及一右方偵測單元偵測該環境障礙物或該地形變化，以決定該控制單元控制左轉或右轉該車輛框體。
9. 依申請專利範圍第7項所述之導盲車控制方法，其中利用一上方偵測單元偵測到該環境障礙物，且在確認為一上方障礙物時，利用該控制單元發出一上方障礙物警示訊號。
10. 依申請專利範圍第7項所述之導盲車控制方法，其中利用一下方偵測單元偵測到該地形變化，且在確認為一向下階梯、一下斜坡或一上斜坡時，利用該控制單元發出一下階梯警示訊號、一下斜坡警示訊號或一上斜坡警示訊號。