一种智能盲人轮椅制造技术

一种智能盲人轮椅，包括主控模块、避障模块、GPS定位模块、紧急按钮、语音模块、GSM模块和电源模块，所述主控模块以微控制器为控制核心，使用超声波测距传感器探测前方3m内的障碍物和使用3个红外避障传感器探测离地面10‑20cm内障碍物进行避障并实时通过语音模块进行语音提示，同时通过GPS模块进行定位并记录盲人行走轨迹，通过语音导航使盲人能原路返回，以及当出现突发情况通知监护人或监护人查看盲人位置时，通过GSM模块以短信方式把盲人地理位置信息发送监护人手机以便于寻找。

An intelligent wheelchair for the blind

【技术实现步骤摘要】
一种智能盲人轮椅
本技术涉及一种轮椅，尤其涉及一种基于STM32的智能盲人轮椅。
技术介绍
盲人只能在熟悉的很小的场合内进行活动，而且他们必需借助其他工具才能活动。然而目前只有极少数有能力通过导盲犬进行活动，大多数通常采用简易轮椅，有些甚至采用竹竿或木棍进行活动，在行走过程中不可避免会碰到很多障碍物，会对身体造成不同程度的伤害，特别是走出他们熟悉范围内而忘记回家的路时会出现走丢的问题。针对这些问题，设计了一种基于STM32的智能盲人轮椅。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种只能盲人轮椅，为盲人的出行提供便利。为达此目的，本技术提供的智能盲人轮椅，包括主控模块、避障模块、GPS定位模块、紧急按钮、语音模块、GSM模块和电源模块，所述主控模块以微控制器为控制核心，使用超声波测距传感器探测前方3m内的障碍物和使用3个红外避障传感器探测离地面10-20cm内障碍物进行避障并实时通过语音模块进行语音提示，同时通过GPS模块进行定位并记录盲人行走轨迹，通过语音模块进行语音导航使盲人能原路返回，以及当出现突发情况通知监护人或监护人查看盲人位置时，通过GSM模块以短信方式将盲人地理位置信息发送监护人手机以便于寻找；进一步优选的，所述微控制器基于带浮点单元的内核，工作频率可达100MHz，具有高达512KB的Flash存储器和高达128KB的SRAM，能在运行和停机模式下实现低功耗性能。进一步优选的，所述智能盲人轮椅上设置有数据线接口，可通过所述接口，采用4bit数据线模式外扩miniSD存储卡，以存储盲人行走轨迹数据。进一步优选的，所述避障模块由一个超声波测距传感器和3个红外避障传感器构成，通过装在轮椅上部超声波测距传感器来探测正前方3m范围内障碍物，同时通过装在轮椅底部的3个红外避障传感器探测抬脚向前走路范围内的障碍物以避免碰撞。有益效果：本技术提供的只能盲人轮椅，包括主控模块、避障模块、GPS定位模块、紧急按钮、语音模块、GSM模块和电源模块，具备障碍物判定、语音提示、GPS定位、返回导航、紧急求助、查询盲人位置和发送短信等功能，可为盲人出行提供很大的便利以及能更好的让盲人家属实时了解盲人位置，增加盲人出行的安全性和方便性。附图说明图1是智能盲人轮椅的模块示意图；图2是STM32主控模块电路图；图3是避障模块示意图；图4是智能盲人轮椅的功能流程图。具体实施方式1系统总体设计智能盲人轮椅系统由STM32主控、避障、GPS定位、紧急按钮、语音、GSM和电源等模块组成，其结构框图如图1所示。该系统以STM32微控制器为控制核心，使用超声波测距传感器探测前方3m内的障碍物和使用3个红外避障传感器探测离地面10-20cm内障碍物进行避障并实时通过语音模块进行语音提示，同时通过GPS模块进行定位并记录盲人行走轨迹，通过语音导航使盲人能原路返回，以及当出现突发情况通知监护人或监护人查看盲人位置时，就把盲人地理位置信息通过GSM模块以短信方式发送监护人手机以便于寻找。2系统硬件设计2.1STM32主控模块STM32主控模块不仅实现系统控制功能，还具有存储盲人行走轨迹的功能，其电路图如图2所示。本系统采用意法半导体公司的STM32F411REMCU作为主控芯片，该微控制器基于带浮点单元的CortexR-M4内核，工作频率可达100MHz，具有高达512KB的Flash存储器和高达128KB的SRAM，以及3路USART、5路SPI和3个I2C等外设模块，能在运行和停机模式下实现出色的低功耗性能，实现了运行模式下的动态功耗和处理性能之间的最佳平衡。为存储盲人行走轨迹数据，通过STM32F411的SDIO接口，采用4bit数据线模式外扩miniSD存储卡。2.2避障模块避障模块由一个超声波测距传感器和3个红外避障传感器构成，通过装在轮椅上部超声波测距传感器来探测正前方3m范围内障碍物，同时通过装在轮椅底部的3个红外避障传感器探测抬脚向前走路范围内的障碍物以避免碰撞，其电路图如图3所示。超声波测距传感器采用HC-SR04+模块，探测距离为2m-4.5m，探测角度小于15°，测量精度为3mm，其触发测距控制端trig和接收端echo分别与STM32的IO口PB0和PB1相连接。红外避障传感器采用常见的四路循迹避障模块，本系统只采用3个探头，探测距离为1mm～60cm可调，其主控板输出端分别与STM32的IO口PB2、PB3和PB4相连接。2.3GPS定位模块本系统采用U-BLOXNEO-6M模组设计的GPS定位模块，使用3.3V供电，通过串口USART1直接与STM32F411微控制器进行通信，增加了放大电路，有利于无缘陶瓷天线快速搜星，并具有掉电保持数据功能和体积小巧、性能优异等特点。2.4语音模块语音模块采用NewWay电子Rec-1000语音录放模块，基于ISD4003/4004语音录放芯片开发的语音录放系统，板载LM386音频放大器、STC15F104E单片机、耳机插口和麦克风插口等器件，能实现一键录放，并能方便由其他单片机实现控制功能。本系统通过该模块提前录制好提示语音，如前方3m处有障碍物、脚前方20cm处有障碍物、前进、左拐和右拐等语音，由STM32F411通过USART2与其板载STC15F104E单片机进行通信，根据避障模块和定位模块信息发出不同的语音提示。2.5GSM模块及紧急按钮GSM模块采用SIM900A模块，支持GSM/GPRS900/1800MHz频段，属于2G通信，通过AT命令调节能方便的对它进行控制，具有体积小巧和性能强大等特点。本系统通过STM32F411的USART6串口与其进行通信，由其绑定的手机号码与监护人手机不仅能进行短信通信也可拨打电话，以使监护人获取盲人的地理位置定位信息。当盲人遇到一些突发情况，比如摔倒，且其周围无人时，按下紧急按钮就会按照预先设定的信息向监护人手机发短信，使监护人赶快来盲人所处位置来救助。2.6电源模块本系统采用7.4V锂电池供电，经DC/DC模块变换为3.3V为整个系统供电，并能通过充电器对锂电池进行充电。3系统软件设计系统主程序主要由系统初始化、障碍物判定、语音提示、GPS定位、返回导航、紧急求助、查询盲人位置和发送短信等子程序构成，其流程图如图4所示。系统初始化主要完成对STM32端口、语音模块、GPS定位模块和GSM模块等初始化，使他们处于待机工作状态。障碍物判定子程序使超声波模块和红外避障模块时刻处于检测状态，当超声波模块检测当3m处有障碍物时开始调用语音子程序进行语音提示，在此分别又设定了2m、1m和0.5m处进行语音提示，而红外模块主要检测抬脚过程中脚的前方是否有障碍物，以避免盲人被绊倒。GPS定位子程序时刻定位盲人移动的位置信息并储存于SD卡内面以供返回导航使用。返回导航子程序会根据记录的行走路线和盲人当前行走轨迹判本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能盲人轮椅，其特征在于，所述智能盲人轮椅包括主控模块、避障模块、GPS定位模块、紧急按钮、语音模块、GSM模块和电源模块；所述主控模块以微控制器为控制核心；所述避障模块使用超声波测距传感器探测前方3m内的障碍物并实时通过语音模块进行语音提示，同时通过所述GPS模块进行定位并记录盲人行走轨迹。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能盲人轮椅，其特征在于，所述智能盲人轮椅包括主控模块、避障模块、GPS定位模块、紧急按钮、语音模块、GSM模块和电源模块；所述主控模块以微控制器为控制核心；所述避障模块使用超声波测距传感器探测前方3m内的障碍物并实时通过语音模块进行语音提示，同时通过所述GPS模块进行定位并记录盲人行走轨迹。


2.根据权利要求1所述的智能盲人轮椅，其特征在于，所述微控制器基于带浮点单元的内核，工作频率达到100MHz，具有高达512KB的Flash存储器和高达128KB的SRAM，能在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王谷乔，陈泓宇，林桐羽，
申请(专利权)人：无锡众创未来科技应用有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32