一种智能化导盲仗制造技术

本发明专利技术提供了一种智能化导盲仗，其特征在于包括：超声波传感器阵列(100)，其安装在导盲杖偏下位置，用于实现超声波测距；姿态解算单元(101)，用于解算出导盲杖的运动方向、运动速率和空间位置；环境检测单元(103)，用于实现周围环境的检测，包括温度、湿度、大气压和红外探测，用于提供环境信息；信号处理单元(104)，用于对超声波传感器阵列(100)、姿态解算单元(101)、环境检测单元(103)提供的信息进行判断、处理及综合，生成提示信号；振动提示马达，用于将所述提示信号转换为振动，该振动通过传递到使用者手掌而向使用者提示不同的信息。

【技术实现步骤摘要】
一种智能化导盲仗
本专利技术应涉及一种智能化导盲仗。
技术介绍
随着医疗水平的提高，视障人群对自身的健康及生活质量提出了更高的要求。在发达国家中，对于严重视障人群，往往使用导盲犬协助其提高生活自理能力。而在我国，由于导盲犬数量和视障人群的数量严重失调，因此，相当多的严重视障人群与社会隔离，造成心理痛苦。近年来由于传感器技术和低功耗信号处理技术的快速发展，使得多传感器融合在导盲仗的实现成为可能，智能化水平也有进一步的发展。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺陷，本专利技术人提出了由超声波传感器及其他传感器、信号处理器和振动提示马达组成一种智能化导盲仗。本专利技术提供了一种智能化导盲仗，包括超声波传感器阵列、姿态解算单元、环境检测单元、信号处理单元、电池供电单元和振动提示马达6个部分。其中，超声波传感器阵列使用多组超声波传感器，以实现360度超声波测距。姿态解算单元用于实现盲杖的倾斜及运动解算。环境检测单元用于实现周围环境的检测，包括温度、湿度、大气压和红外探测等，用于提供环境信息。信号处理单元用于实现对所有信息的判断、处理及融合，一般应使用DSP类芯片。电池供电单元采用蓄电池作为供电来源，并变换为其他单元的所需的电源。振动提示马达用于实现将相关提示信号转换为振动信号，该振动信号通过传递到使用者手掌的振动提示不同的信息。超声波传感器阵列使用多组超声波传感器，以实现360度超声波测距。由于单个超声传感器的探测角度较小，所以可采用多传感器并行工作的方法增加探测能力。实际布置时，该阵列应布置与导盲杖的下部，并且主要涵盖导盲杖的前进方向。姿态解算单元采用三轴陀螺仪、三轴加速度计及三轴电子罗盘传感器组成一个嵌入式姿态测量系统。陀螺仪由于动态性能好，用于获取实时姿态信息。但陀螺仪因为会产生偏移，而加速度计与电子罗盘因其静态性能比较优越，所以用来对陀螺仪姿态计算过程中的误差进行修正。环境检测单元用于实现周围环境的检测，包括温度、湿度、大气压和红外探测等，用于提供环境信息。环境检测单元由一系列传感器组成，其信息需传递到信号处理单元，作为信息提取的参考。信号处理单元用于实现对所有信息的判断、处理及融合，一般应使用低功耗DSP类芯片。信号处理单元的输入信号来自于超声波传感器阵列、姿态解算单元和环境检测单元的输出，其输出与振动提示马达相连。信号处理单元应融合上述三个单元的信息，并给出各种提示及引导。提示内容涵盖危险提示、过热提示、障碍提示等多维信息，以更好的引导与提示信息。电池供电单元采用蓄电池作为供电来源，并变换为其他单元的所需的电源。电池一般采用锂离子电池，以考虑轻便和电池容量，并设计出可充电接口。考虑导盲杖各部分都需要供电，电池供电单元应完成导盲杖其他所有单元的供电。振动提示马达用于实现将相关提示信号转换为振动信号，该振动信号通过对手掌的振动提示不同的信息。振动提示马达可布置多个马达，通过提示位置和强度的不同，以对应于不同的情况和风险情况。根据本专利技术的一个方面，提供了一种智能化导盲仗，其特征在于包括：进行超声波测距的超声波传感器阵列，其安装在导盲杖偏下位置；振动把手，其位于所述智能化导盲仗的上端；信号处理单元，其安装在所述智能化导盲仗中；姿态解算单元，它安装在所述智能化导盲仗中并与信号处理单元相连，把它生成的表示导盲杖的运动方向、运动速率和空间位置的信号传送给信号处理单元；环境检测单元，它安装在所述智能化导盲仗中并与信号处理单元相连，把它生成的温度、湿度、大气压和红外探测数据提供给信号处理单元；振动提示马达，其安装在振动把手中，并与所述信号处理单元相连，根据所述提示信号产生振动，该振动通过振动把手传递到使用者手掌。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的智能化导盲仗的示意图。图2是根据本专利技术的一个实施例的智能化导盲仗的配置图。图3是根据本专利技术的一个实施例的智能化导盲仗的信号处理部分的配置图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述。图1是根据本专利技术的一个实施例的智能化导盲仗的示意图，显示了各部分的位置关系和一种安装方式，其中各单元的具体位置可有所不同。图1中，100为超声波传感器阵列，一般安装在导盲杖偏下位置。这是考虑到靠近地面的位置对导盲的参考意义更大，因此此位置也是超声波传感器阵列的重点探测位置。根据本专利技术的一个实施例的超声波传感器阵列100包括多组超声波传感器，以实现360度超声波测距；由于单个超声传感器的探测角度较小，所以采用了多传感器并行工作的方法增加探测能力。101为姿态解算单元，其采用包括三轴陀螺仪、三轴加速度计及三轴电子罗盘的一个嵌入式姿态测量系统。姿态解算的传感器一般布置在超声波传感器阵列100的上面，通过上述三轴陀螺仪、三轴加速度计及三轴电子罗盘解算出导盲杖的运动方向，运动速率和空间位置，为信号处理单元104进行解算提供参考。可选用目前已商品化的MEMS传感器，具体型号可参考Honeywell、ADI及其他芯片厂商。姿态解算单元101内含DSP处理器，将上述用于姿态解算的传感器的输出解算后得到导盲杖的运动方位和运动速度，并将该信息传递给信号处理单元104。102为电池供电单元，在本专利技术的一个具体实施例中采用锂离子电池，并设计出可充电接口和电源变换电路，已完成充电和导盲杖其他所有单元的供电功能。103为环境检测单元，环境检测单元用于实现周围环境的检测，包括温度、湿度、大气压和红外探测等，用于提供环境信息。环境检测单元103一般布置在电池供电单元102的上面，内含有温度、湿度、大气压和红外探测等传感器，以获取环境信息。上述温度、湿度、大气压和红外探测等传感器可选用目前已商品化的MEMS传感器，具体型号可参考相关芯片厂商。104为信号处理单元，用于实现对超声波传感器阵列100、姿态解算单元101、环境检测单元103提供的信息的判断、处理及融合，一般应使用低功耗DSP类芯片。具体DSP芯片应考虑性能和功耗的折衷，并考虑便携式设计的各种要求。105为振动把手，其中安装有振动马达；该振动马达可采用多个超声波振动马达或者普通振动马达组成一个多维的振动提示器。图2为根据本专利技术的一个实施例的智能化导盲仗的各部分连线示意图。其中，超声波传感器阵列100的超声波测距信号通过串口与信号处理单元104相连。姿态解算单元101通过串口与信号处理单元104相连，姿态解算单元101内部采用低功耗DSP实现姿态解算算法。环境检测单元103含有多个环境传感器(如上述温度、湿度、大气压和红外探测等传感器)，并通过微处理器实现环境信息的检测，并通过串口与信号处理单元104相连。信号处理单元104的输入信号来自于超声波传感器阵列100、姿态解算单元101、环境检测单元103，并通过串口与上述各单元连接，其输出信号与振动提示马达(未显示)相连。电池供电单元102一般采用锂离子电池，并包括可充电接口和电源变换电路，以完成充电和对超声波传感器阵列100、姿态解算单元101、环境检测单元103、信号处理单元104及振动提示马达的供电。总之，导盲杖的信号来自于超声波传感器阵列100、姿态解算单元101、环境检测单元103，经过信号处理单元104处理后，输出到振动提示马达。图3为根据本专利技术的一个实施例的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能化导盲仗，其特征在于包括：进行超声波测距的超声波传感器阵列(100)，其安装在导盲杖偏下位置；振动把手(105)，其位于所述智能化导盲仗的上端；信号处理单元(104)，其安装在所述智能化导盲仗中；姿态解算单元(101)，它安装在所述智能化导盲仗中并与信号处理单元(104)相连，把它生成的表示导盲杖的运动方向、运动速率和空间位置的信号传送给信号处理单元(104)；环境检测单元(103)，它安装在所述智能化导盲仗中并与信号处理单元(104)相连，把它生成的温度、湿度、大气压和红外探测数据提供给信号处理单元(104)；振动提示马达(106)，其安装在振动把手(105)中，并与所述信号处理单元(104)相连，根据所述提示信号产生振动，该振动通过振动把手(105)传递到使用者手掌。

【技术特征摘要】
1.一种智能化导盲仗，其特征在于包括：进行超声波测距的超声波传感器阵列(100)，其安装在导盲杖偏下位置；振动把手(105)，其位于所述智能化导盲仗的上端；信号处理单元(104)，其安装在所述智能化导盲仗中；姿态解算单元(101)，它安装在所述智能化导盲仗中并与信号处理单元(104)相连，把它生成的表示导盲杖的运动方向、运动速率和空间位置的信号传送给信号处理单元(104)；环境检测单元(103)，它安装在所述智能化导盲仗中并与信号处理单元(104)相连，把它生成的温度、湿度、大气压和红外探测数据提供给信号处理单元(104)；振动提示马达(106)，其安装在振动把手(105)中，并与所述信号处理单元(104)相连，根据所述提示信号产生振动，该振动通过振动把手(105)传递到使用者手掌。2.根据权利要求1所述的智能化导盲仗，其特征在于：超声波传感器阵列(100)包括多组超声波传感器，以实现360度超声波测距。3.根据权利要求1所述的智能化导盲仗，其特征在于：姿态解算单元(101)具有包括三轴陀螺仪、三轴加速度计及三轴电子罗盘的一个嵌入式姿态测量系统，通过上述三轴陀螺仪、三轴加速度计及三轴电子罗盘解算出导盲杖的运动方向、运动速率和空间位置。4.根据权利要求1所述的智能化导盲仗，其特征在于进一步包括：供电单元(102)，用于为所述姿态解算单元(101)、超声波传感器阵列(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庄，蔡希昌，彭理，黄炎，
申请(专利权)人：北京快鱼电子股份公司，北方工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11