一种智能导盲手杖及控制方法技术

一种智能导盲手杖及控制方法，属于智能手杖技术领域。技术方案：手柄通过手杖支架与连接盒连接，连接盒与底轮连接，控制系统设置于所述手柄、手杖支架、连接盒中的一个或多个中，主控制器分别与GPS定位系统、红外寻迹系统、摔倒检测系统、超声蔽障系统、语音播报系统、电源系统、无线传输系统连接。有益效果是:本发明专利技术所述的智能导盲手杖是一款集GPS定位、无线呼救、红外循迹、超声波避障等功能于一体的多功能驱动式智能导盲手杖；从盲人制定出行计划开始，全程的导航定位，行程中盲道的红外寻迹，中远距离超声波避障，到过程中的贴心的语音乐播报功能，防丢失、防摔倒提示以及智能呼救装置、自充电系统等。

【技术实现步骤摘要】
一种智能导盲手杖及控制方法
本专利技术属于智能手杖
，尤其涉及一种智能导盲手杖及控制方法。
技术介绍
目前国内外发展现状：1.1国内外科学技术的发展现状(一)红外探测技术的发展2008年袁华等人对红外探测经行分析研究。其具有优秀的环境适应力和体积小、质量轻的优点，在关于环境问题、运输问题、会议问题、冲突问题、武装冲突问题监督和军备控制等方面发挥出色。为了红外探测在信息采集技术方面的发展需要，美国等发达国家积极探索光谱波段。并取得了很大进展。(二)超声波避障技术的发展2008年BorensteinJ等人研制了一种能够为残疾人执行各种任务的移动机器人系统。为了避免意外障碍物的碰撞，移动机器人使用超声波测距仪进行探测和测绘。该机器人的避障策略在很大程度上依赖于超声测距仪的性能。(三)无线传输技术的发展2011年赵晗对无线传输技术的发展进行分析。结果显示，随着人类科学的进步，无线传输技术的应用越来越广泛，它通常由无线基地站、无线终端和走廊管理服务器组成。今天，无线传输技术主要用于移动通信、蓝牙技术和无线宽带方面。(四)GPS技术的发展2012年，美国成功发射了第三颗GPSIIF卫星，这是其卫星星座现代化计划的一个进步。在GPSIIF卫星发射的同时，新一代GPSIIIA导航卫星的开发和生产以及地面段的现代化也在进行中。随着GPS导航精度的提高和应用范围的扩大，GPS仍然是全球卫星导航领域的“老大哥”。(五)麦克纳姆轮的发展基于麦克纳姆轮全向移动的性能，本体可以实现任意方向的移动，因此在制造和仓储物流自动化领域有很可观的应用前景。2013年陈博翁等人提出了一个可行的轮子设计方法和制造过程，并基于麦克纳姆轮的全方位移动平台，利用运动学和理论模型为控制算法提供了理论依据，进行独立设计开发。1.2国内外智能手杖的发展现状2011年RomteeraKhlaikhayai等人提出了一个新的概念——由无线传感器组成可用于安全导航的老年人及盲人步行棍。无线传感器包含可在手杖内实现提供它们之间的群通信及提供导航信息和网络的自组网。该系统的优点是能够为老年人和盲人提供安全保护，并能实施和实现盲人集会、残疾人网络等特殊活动。2015年周鹏等人开发了一款基于超声波测距技术和数字显示功能，还有语音提示功能合为一体，做成的一个多功能智能手杖，可以实时显示当前手杖和前方障碍物之间的距离给手杖的使用者。手杖由三个主要模块组成：超声波模块，控制处理模块和信息输出模块。手杖测距仅需在三百毫米的距离内，误差在二毫米左右。2016年KherChaitrali等人提出了一种针对视障人士的导航装置，其导航装置主要运用红外传感技术、射频识别技术和Android设备，为障碍物预防和导航提供语音输出。该导航装置设有近距离红外传感器，RFID标签安装在公共建筑内和盲人的手杖上，还有一个应用程序是为家庭成员设计的，可以在需要时通过服务器访问盲人的位置。2017年许可等人研发了一款多功能智能手杖，该手杖包括手柄部分和主体部分，手柄上设有按钮，手柄前端内嵌通过按钮控制的探照灯；手柄前方上端区域设有近红外线血糖检测装置，手柄中间部分设有用于检测血压的孔，手柄内设有为用电器件供电的电池盒；手柄内置GPS信号接收器及微处理器。该专利技术设置了前置探照灯，可提供照明功能；杆体设计为伸缩杆，可以调节杆体长度；附带药盒，方便又美观；手柄在卫星定位上建造的联系可以随时探测盲人的位置。现在国内外关于智能手杖的研究已经较为深入，也出现了不少功能繁多的手杖，其中较为成熟的应该是富士通公司全新的多功能智能手杖，富士通智能手杖的主要功能是如果盲人到障碍物的距离小于130厘米的话，手杖的语音播报功能将自动播报障碍距离，来提醒盲人注意安全。可通过按键播报当前方向、实时时间及发送短信求助。连接计算机系统则可以检测查看智能手杖当前所处的地理位置，并给出了相关用户的生活特点，还可以提供用户的家庭与健康数据。如果发现任何问题，智能手杖会自动打开紧急服务和位置导航。手柄处配备有GPS定位模块，3G通讯模块和无线网络模块。这些功能是为了解决中老年或者视力受损人士迷路的问题。日本人年龄在65岁以上的人口比例高达百分之二十七，是当前世界人口老龄化最严重的国家。中国则是11％，排名第十，面向老年群体的科技产品对于国内市场同样重要。因此本文旨在在创新的同时保留智能手杖的基本功能，设计使用成本低，易于推广，具有较高的商业价值与社会价值。
技术实现思路
为了为盲人出行提供全方位的智能服务，本专利技术提出一种智能导盲手杖及控制方法，该手杖及方法集GPS定位、无线呼救、红外循迹、超声波避障等功能于一体，方便盲人出行，提供安全、智能、优质的保障。技术方案如下：一种智能导盲手杖，包括：手柄、手杖支架、连接盒、底轮、控制系统，所述手柄通过手杖支架与所述连接盒连接，所述连接盒与所述底轮连接，所述控制系统设置于所述手柄、手杖支架、连接盒中的一个或多个中，所述控制系统包括：主控制器、GPS定位系统、红外寻迹系统、摔倒检测系统、超声蔽障系统、语音播报系统、电源系统、无线传输系统，所述主控制器分别与所述GPS定位系统、红外寻迹系统、摔倒检测系统、超声蔽障系统、语音播报系统、电源系统、无线传输系统连接。进一步的，还包括二维码识别系统、故障检测系统、环境模式切换系统，所述二维码识别系统、故障检测系统、环境模式切换系统均与所述主控制器连接。进一步的，所述超声蔽障系统包括两个SSD-ME007TX超声波测距模块，每个SSD-ME007TX超声波测距模块分别包括：超声波发射器、接收器与控制器，所述超声波发射器、接收器与所述控制器连接；所述红外寻迹系统包括若干红外传感器和图像识别传感器，所述红外传感器安装在所述底轮上，所述图像识别传感器安装在所述手柄和手杖支架连接处；所述摔倒检测系统包括陀螺仪、压力传感器，所述陀螺仪和压力传感器内置于所述手杖支架中；所述语音播报系统设置在所述手柄和手杖支架连接处；所述主控制器为STM32f103zet6控制器；所述电源系统是LM2596电源模块。进一步的，所述底轮靠所述连接盒一侧的向下凹陷，远离所述连接盒一侧向上突出。进一步的，还包括红外传感照明灯，所述红外传感照明灯安装在所述连接盒上。本专利技术还包括一种智能导盲手杖控制方法，包括以下步骤：超声避障系统对手杖周围2cm～3.5m以内的障碍物进行检测，并对进入到范围内的障碍物进行语音提示，在行进的过程中GPS定位系统进行同步定位，超声避障系统检测到前方有障碍物后将信号传输给GPS定位系统，GPS定位系统根据定位情况及时规划出合理路线，后将地理位置与路线信息转换为语音信号传输给语音模块进行语音播报提示，指导盲人前进；红外寻迹系统对盲道反射光进行检测，主控制器接收到不同的反射光检测信号，通过对反射光检测信号进行处理从而对小车前进方向进行控制；陀螺仪检测手杖是否发生倾斜，压力传感器检测手杖在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能导盲手杖，其特征在于，包括：手柄(1)、手杖支架(2)、连接盒(3)、底轮(4)、控制系统，所述手柄(1)通过手杖支架(2)与所述连接盒(3)连接，所述连接盒(3)与所述底轮(4)连接，所述控制系统设置于所述手柄(1)、手杖支架(2)、连接盒(3)中的一个或多个中，所述控制系统包括：主控制器、GPS定位系统、红外寻迹系统、摔倒检测系统、超声蔽障系统、语音播报系统、电源系统、无线传输系统，所述主控制器分别与所述GPS定位系统、红外寻迹系统、摔倒检测系统、超声蔽障系统、语音播报系统、电源系统、无线传输系统连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能导盲手杖，其特征在于，包括：手柄(1)、手杖支架(2)、连接盒(3)、底轮(4)、控制系统，所述手柄(1)通过手杖支架(2)与所述连接盒(3)连接，所述连接盒(3)与所述底轮(4)连接，所述控制系统设置于所述手柄(1)、手杖支架(2)、连接盒(3)中的一个或多个中，所述控制系统包括：主控制器、GPS定位系统、红外寻迹系统、摔倒检测系统、超声蔽障系统、语音播报系统、电源系统、无线传输系统，所述主控制器分别与所述GPS定位系统、红外寻迹系统、摔倒检测系统、超声蔽障系统、语音播报系统、电源系统、无线传输系统连接。


2.如权利要求1所述的智能导盲手杖，其特征在于，还包括二维码识别系统、故障检测系统、环境模式切换系统，所述二维码识别系统、故障检测系统、环境模式切换系统均与所述主控制器连接。


3.如权利要求1所述的智能导盲手杖，其特征在于，所述超声蔽障系统包括两个SSD-ME007TX超声波测距模块，每个SSD-ME007TX超声波测距模块分别包括：超声波发射器、接收器与控制器，所述超声波发射器、接收器与所述控制器连接；所述红外寻迹系统包括若干红外传感器(8)和图像识别传感器(6)，所述红外传感器(8)安装在所述底轮(4)上，所述图像识别传感器(6)安装在所述手柄(1)和手杖支架(2)连接处；所述摔倒检测系统包括陀螺仪(7)、压力传感器，所述陀螺仪(7)和压力传感器内置于所述手杖支架(2)中；所述语音播报系统(5)设置在所述手柄(1)和手杖支架(2)连接处；所述主控制器为STM32f103zet6控制器；所述电源系统是LM2596电源模块。


4.如权利要求1所述的智能导盲手杖，其特征在于，所述底轮(4)靠所述连接盒(3)一侧的向下凹陷，远离所述连接盒(3)一侧向上突出。


5.如权利要求1所述的智能导盲手杖，其特征在于，还包括红外传感照明灯(9)，所述红外传感照明灯(9)安装在所述连接盒(3)上。


6.一种智能导盲手杖控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
超声避障系统对手杖周围2cm～3.5m以内的障碍物进行检测，并对进入到范围内的障碍物进行语音提示，在行进的过程中GPS定位系统进行同步定位，超声避障系统检测到前方有障碍物后将信号传输给GPS定位系统，GPS定位系统根据定位情况及时规划出合理路线，后将地理位置与路线信息转换为语音信号传输给语音模块进行语音播报提示，指导盲人前进；
红外寻迹系统对盲道反射光进行检测，主控制器接收到不同的反射光检测信号，通过对反射光检测信号进行处理从而对小车前进方向进行控...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜海英，张峰瑀，张杨润，张笑川，吴宇辉，孙舒鹏，
申请(专利权)人：大连民族大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21