兼具避障和坡路台阶检测功能的蓝牙导盲车制造技术

本实用新型专利技术的兼具避障和坡路台阶检测功能的蓝牙导盲车，属于智能导盲的技术领域。在车体前端安装舵机、第一超声波传感器、第二超声波传感器和加速度传感器，车体中安装MCU控制器、直流电机、电机驱动模块和电源模块；各传感器检测前进道路的信息由MCU控制器处理，再发出指令给电机驱动模块，进而控制车体的运行及停止；结构还通过通信模块采用了串口通信完成手机与单片机的连接，向盲人传递路面状况的语音信息；通过加装五向开关实现人为的控制导盲车的运行及停止。本实用新型专利技术检测前进方向上的障碍、台阶、坡路，多方面保障盲人出行的安全；首次实现将导盲系统与手机跨界结合于一身，可以人机互动，为盲人带来诸多方便。

【技术实现步骤摘要】
兼具避障和坡路台阶检测功能的蓝牙导盲车
本技术涉及智能导盲
，通过传感器感知外界环境并将环境信息转换成语音传递给盲人，达到保障盲人出行安全的目的。
技术介绍
据世界卫生组织最新统计，全世界的盲人人数大约有4000万左右。其中人口最多的国家——中国，盲人人数占到世界盲人总人数的20％，位列全世界第一。与此同时，全中国的盲人数量还正以每分钟一位的速度持续增加，使得我国每年都将新增加45万名盲人。目前来看，导盲犬仍然是盲人出行的最佳工具。但是，众所周知的是，训练导盲犬的周期长达近十八个月，使得训练费用极其昂贵，这也造成了现在的导盲犬数量远远不及盲人数量这一现状。为此，各个国家的各种导盲器械应运而生。发展至今天，大致包括以下几类：(1)复杂室内环境下的单一Kinect导盲系统，该系统能够同时检测地面和头部之间的所有障碍物。(2)CentralMichigan大学的同学开发了一款多功能导盲手杖，手杖是通过射频识别技术检测路面的障碍信息，并可以凭借盲人随身携带的扬声器作为通知系统来告诉盲人所处的位置和方向。(3)穿戴式导盲器具，是由美国大学学生根据他自行设计的壁障系统为基础而设计的一款腰带式导盲工具。该工具被设计为两种工作模式，分别为引领模式和全景模式。引领模式是指在盲人不参与控制的情况下全程自主引导盲人前进，而全景模式则是利用超声波绘制出活动范围内的场景视图，再转换为相应的声音，通知使用者活动范围内的障碍物尺寸，距离等信息。以上的一些导盲器械，具有以下缺陷：大都集中在检测障碍物信息及避障工作上，没有考虑盲人出行的其他问题隐患，如检测盲人遇到的台阶等。在途中遇到障碍进行语音提示时，传统电子导盲犬采用蜂鸣器进行语音播报，在嘈杂的环境中不利于盲人分辨。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，在现有技术运用超声波传感器配合舵机实现行进过程中对前方180度范围内的障碍物检测功能的基础上，设计第二超声波传感器电路和加速度传感器电路，配合合适的单片机，实现盲人行进过程中的坡路检测和台阶检测，达到保障盲人出行安全的目的。进一步利用手机的蓝牙功能，将单片机与手机跨界结合，实现通过蓝牙耳机传送障碍、坡路、台阶等实时信息；再进一步导盲车可以实现人机互动，当盲人大致知晓前方路况时，可以按照自己的意愿来控制导盲系统的运行方向。本技术的具体技术方案如下所述。一种兼具避障和坡路台阶检测功能的蓝牙导盲车，结构包括装有车轮的车体、车体后端竖立安装的机械杆、车体前端安装的舵机、安装在舵机上的第一超声波传感器、MCU控制器、直流电机、用于驱动直流电机带动车轮运动的电机驱动模块、为MCU控制器和电机驱动模块供电的电源模块；所述的MCU控制器，是型号为STC12C5A60S2的单片机；所述的电机驱动模块，主要由型号为L293D的驱动芯片构成；结构中还有第二超声波传感器和加速度传感器；所述的第二超声波传感器，采用型号为HC-SR04的超声波测距模块，超声波测距模块的T、R引脚分别与单片机P2^5和P2^6脚连接，第二超声波传感器的探头安装在车体的前端下方；所述的加速度传感器，采用型号为GY25的加速度模块，加速度模块的2个引脚VCC和GND分别与供电电源和地连接，另2个引脚RX和TX分别与单片机P1^2和P1^3脚连接。本技术中所述的电源模块，可以采用三端稳压芯片7805；电源模块输入7V电源电压经开关打开后直接送入7805的IN管脚进行稳压处理成为5V电压后，通过OUT引脚送给单片机供电。VCC5和GND端口作为其余模块电路的电源使用。所述的电机驱动模块，电路结构是型号为L293D的驱动芯片的使能端EN1和EN2经过1K的电阻接单片机的P1^4和P1^5脚，四个IN端分别和单片机的P1^0、P1^1、P3^4和P3^7连接；四个OUT引脚的用于连接两台直流电机，并控制电机的正反转；VCC端不经稳压芯片7805直接接电源模块的输入电压，GND端接地。为了实现通过蓝牙耳机传送障碍、坡路、台阶等实时信息的目的，本技术结构中还有装有通信模块，通信模块采用了OTG(英文全称为OnTheGo)转串口技术完成手机与型号为STC12C5A60S2的单片机的连接；具体的是OTG线的microUSB口插入到手机，另一端与公对公USB数据线连接，并将公对公USB数据线插入单片机开发板上的USB母口；采用芯片CH340实现手机和单片机串口过程中的电平转换；单片机外接11.0582MHz的晶振。为了实现人机互动，解决盲人可以按照自己的意愿主动控制导盲车的运行方向这一问题，本技术结构中还加装有五向开关，在盲人知晓前方路况情况下实现导盲车的人为控制；所述的五向开关的公共端和7、8管脚接地，1、2、3、4、6管脚分别经过一个10K欧姆的上拉电阻接电源VCC，并且1、2、3、4、6管脚分别接单片机的P0^3、P0^0、P0^2、P0^1、P0^4管脚，相应管脚置为低电平时分别执行前、后、左、右和紧急制动的动作；五向开关安装在竖立安装的机械杆的上端。本技术具有如下技术效果：1)现有导盲系统大致局限于对障碍物的探测，对外界环境的其他影响没有考虑，本技术不仅采用超声波传感器配合舵机模块来实现对前方180度范围内的障碍物进行检测，还利用加速度传感器实现检测上下坡，超声波传感器对距离敏感的特性检测台阶等环境，多方面保障盲人出行的安全。2)本技术首次实现将导盲系统与手机跨界结合于一身。通过开发一款手机APP，实现传感器采集到的信息进行语音转换。智能手机的引入，使得导盲系统的拓展性也大大增强。(比如盲人可以更加方便的随时接通家里打来的电话，手机端集成的GPS配合相关APP，使得家人可以很方便的得知盲人的位置，操作十分简便等等)。3)传统的导盲系统采用语音外放来提醒盲人注意路况，或者佩戴有线耳机，前者在嘈杂的环境中，不利于盲人分辨，后者采用有线的方式会为盲人带来诸多不便。本技术在支持前两者的同时，可以采用佩戴蓝牙耳机来实现语音信号的传送，避免了前两者的不便之处。附图说明图1是本技术的主控电路框图。图2是本技术的STC12C5A60S2单片机原理图。图3是本技术的第一超声波传感器配合舵机工作流程图。图4是本技术的加速度模块检测坡路流程图。图5是本技术的电源供电系统原理图电路。图6是本技术的电机驱动模块电路原理图。图7是本技术的手机与MCU通信的原理图。图8是本技术的五向开关原理图。具体实施方式下面结合附图进一步说明本技术的结构和工作原理。实施例1本技术的总体结构。本技术的兼具避障和坡路台阶检测功能的蓝牙导盲车，分为核心控制块和手机块两个部分进行设计。核心控制块由单片机作为控制器，由加速度传感器、2个超声波传感器等模块进行采集信息，并将采集到的信息指令发送给单片机系统。单片机系统接收到加速度传感器和超声波传感器发送来的路面信息后进行相应处理，发送指令给电机驱动模块，电机驱动模块作为驱动导盲车前进的装置对导盲车行车路线进行控制。核心控制块部分是在现有技术运用超声波传感器配合舵机实现行进过程中对前方180度范围内的障碍物检测功能的基础上，设计了第二超声波传感器电路和加速度传感器电路，配合合适的单片机，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种兼具避障和坡路台阶检测功能的蓝牙导盲车，结构包括装有车轮的车体、车体后端竖立安装的机械杆、车体前端安装的舵机、安装在舵机上的第一超声波传感器、MCU控制器、直流电机、用于驱动直流电机带动车轮运动的电机驱动模块、为MCU控制器和电机驱动模块供电的电源模块；其特征在于，所述的MCU控制器，是型号为STC12C5A60S2的单片机；所述的电机驱动模块，主要由型号为L293D的驱动芯片构成；结构中还有第二超声波传感器和加速度传感器；所述的第二超声波传感器，采用型号为HC‑SR04的超声波测距模块，超声波测距模块的T、R引脚分别与单片机P2^5和P2^6脚连接，第二超声波传感器的探头安装在车体的前端下方；所述的加速度传感器，采用型号为GY25的加速度模块，加速度模块的2个引脚VCC和GND分别与供电电源和地连接，另2个引脚RX和TX分别与单片机P1^2和P1^3脚连接。

【技术特征摘要】
1.一种兼具避障和坡路台阶检测功能的蓝牙导盲车，结构包括装有车轮的车体、车体后端竖立安装的机械杆、车体前端安装的舵机、安装在舵机上的第一超声波传感器、MCU控制器、直流电机、用于驱动直流电机带动车轮运动的电机驱动模块、为MCU控制器和电机驱动模块供电的电源模块；其特征在于，所述的MCU控制器，是型号为STC12C5A60S2的单片机；所述的电机驱动模块，主要由型号为L293D的驱动芯片构成；结构中还有第二超声波传感器和加速度传感器；所述的第二超声波传感器，采用型号为HC-SR04的超声波测距模块，超声波测距模块的T、R引脚分别与单片机P2^5和P2^6脚连接，第二超声波传感器的探头安装在车体的前端下方；所述的加速度传感器，采用型号为GY25的加速度模块，加速度模块的2个引脚VCC和GND分别与供电电源和地连接，另2个引脚RX和TX分别与单片机P1^2和P1^3脚连接。2.根据权利要求1所述的兼具避障和坡路台阶检测功能的蓝牙导盲车，其特征在于，所述的电源模块，采用了三端稳压芯片7805；电源模块输入7V电源电压经开关打开后直接送入7805的IN管脚进行稳压处理成为5V电压后，通过OUT引脚送给单片机供电，VCC5和GND端口作为其余模块电路的电源使用。3.根据权利要求1或2所述的兼具避障和坡路台阶检测功能的蓝牙导盲车，其特征在于，所述的电机驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝宇鸿，迟学芬，莫秀玲，逄博，佟月，武岩，王婧瑶，张哲，覃宏艺，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22