一种推压式辅助转向导盲的肩套及其导盲方法技术

本发明专利技术公开一种推压式辅助转向导盲的肩套，包括肩套

【技术实现步骤摘要】
一种推压式辅助转向导盲的肩套及其导盲方法


[0001]本专利技术涉及辅助导盲设备领域，具体涉及一种推压式辅助转向导盲的肩套及其导盲方法
。

技术介绍

[0002]全球视力障碍者的生活和出行问题一直备受关注
。
传统的导盲方法包括人工服务和导盲犬，但这两种导盲方法存在限制，尽管导盲效果相对出色，却需要大量人力和时间成本，特别是训练导盲犬需要巨大精力和时间
。
[0003]现有技术中，存在各种各样的导盲方法和装置，如导盲杖依赖盲人的被动反应，无法提供主动导航；现代穿戴设备如导盲眼镜和导盲头盔改善了部分问题，但功能主要依赖语音提示，增加认知负担
。
传统方法和现代设备无法模拟正常人的导航习惯，增加盲人认知负担
。
因此，迫切需要一种新方案，模拟人的自然导航习惯，减轻盲人的认知负担，提供直接信息传递，以提高盲人的出行体验和独立性
。
为此，本专利技术提供一种推压式辅助转向导盲肩套及其导盲方法，能有效辅助盲人导航，减轻认知负担，提升出行体验和独立性
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种推压式辅助转向导盲的肩套及其导盲方法，通过模拟正常人转向时的自然习惯，减轻盲人在使用辅助设备进行导盲时的认知负荷，提高其出行的体验，在导盲时解放视障人士的双手，提高其手部自由度和灵活性，使其可用于其他日常活动，提高了视障人群的自主性和独立性，以及他们的生活质量和社交能力，以解决上述
技术介绍
中提出的问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种推压式辅助转向导盲的肩套，包括肩套
、
导盲组件和导盲传感器；
[0007]所述肩套包括插扣
、
日字扣
、
肩带和束胸带，所述肩带缝纫于所述束胸带上，所述肩带靠近于人体肩膀处均设置有导盲圆孔；所述束胸带为环状结构，束胸带两端通过插扣和日字扣连接，所述插扣和日字扣靠近于人体脊背部分，所述导盲传感器设置于束胸带上，处于人体前胸，所述导盲传感器包括设于前胸处的摄像头，内部设有单片机
、IMU
定位装置和电池；导盲传感器的左右两侧
、
插扣和日字扣的左右两侧都设有导盲组件，所述导盲组件由舵机和直角传动杆组成，舵机与直角传动杆的短杆相连，所述短杆与长杆其中一端垂直设置，形成直角，所述长杆的另一端设有推压件，推压件与导盲圆孔位置水平重合；
[0008]所述单片机通过舵机驱动直角传动杆朝人体肩部方向转动，直角传动杆的推压件接触并施加推力到人体肩部，当需要转弯或避障时，单片机驱动视障人士前后对角位的导盲组件，构建一对不同轴且方向相反的力进行转向引导
。
[0009]进一步地，所述直角传动杆的短轴与舵机的传动轴固定连接，直角传动杆与肩带平行时为第一位置，舵机转动时，直角传动杆以短杆为轴随之转动，推压件逐渐朝肩带方向靠近，穿入导盲圆孔时直接接触到人体肩部，并逐渐施加推力，直角传动杆与肩带夹角为锐
角时为第二位置
。
[0010]进一步地，所述单片机驱动视障人士前后对角位的导盲组件，构建一对不同轴且方向相反的力进行转向引导，具体为：所述单片机同时控制前胸左侧和背部右侧的舵机驱动推压件施加推力给视障人士，为其提供左转向推力；所述单片机同时控制前胸右侧和背部左侧的舵机驱动推压件施加推力给视障人士，为其提供右转向推力
。
[0011]进一步地，所述摄像头通过
USB
或串行接口与单片机连接，将实时捕获的图像数据传输到单片机进行处理；所述
IMU
定位装置通过
I2C
或
SPI
标准通信协议与单片机连接，将用户的方向和运动状态数据传输到单片机；所述单片机接收并处理所述摄像头提供的图像数据，若识别到障碍物，则调用
A*
搜索算法进行动态路径规划，同时处理所述
IMU
定位装置提供的用户方向和运动状态数据，并结合
GPS
信息和手机提供的导航路线信息计算需要的转动角度，并控制所述舵机转动，实现所需的转向推力；所述电池为摄像头
、IMU
定位装置和单片机提供电源
。
[0012]进一步地，所述推压件为扁平饼状结构，其横截面为圆形，横截面中的最大直径小于导盲圆孔的直径
。
[0013]进一步地，所述束胸带通过日字扣左右拉扯以延长或缩短束胸带的长度，从而调节束胸带的松紧
。
[0014]进一步地，所述肩带于人体肩部上表面所接触部分为弹性材质，其余部分为无弹力材质
。
[0015]进一步地，所述肩带平行缝纫于束胸带两侧，肩带之间由所述导盲传感器间隔，所述肩带上的导盲圆孔在肩带前后对折时重合
。
[0016]本专利技术提出一种推压式辅助转向导盲的肩套的导盲方法，包括：
[0017]使用时，视障人士穿上肩套并调整日字扣至贴合肩部，打开电源，启动单片机，通过蓝牙连接手机，在手机上设定目的地并启动导航，手机通过语音提供给用户导航方向和距离，并在需要转弯和避障时使用上述肩套进行辅助转向导盲；所述
IMU
定位装置结合手机
GPS
导航信息，持续感知视障人士的位置和方向，并传输到单片机进行处理，结合手机预定的导航路线进行计算，以确定所需的转向方向和角度；所述摄像头持续检测周边环境信息，若发现导航路线上存在障碍物，则调用
A*
搜索算法进行动态路径规划，实时调整手机导航信息并动态规划路线，再经单片机计算得到所需转向的方向和角度；
[0018]四个导盲组件分别布置在肩部的前后位置，正常前进时，背部的两个舵机经由单片机控制与直角传动杆协同作用，使其朝身体方向转动，直角传动杆的推压件与身体接触并施加推力，引导用户前进，此时前胸部的两个推压件处于第一位置状态，背部的两个推压件处于第二位置状态；而需停止前进时，背部的两个推压件停止施加推力，由前胸的两个舵机经由单片机控制与直角传动杆协同作用，推压件与前胸部接触并施加推力，阻止用户前进，此时前胸部的两个推压件处于第二位置状态，背部的两个推压件处于第一位置状态；
[0019]当需要转向时，单片机控制执行左转操作，前胸左侧和背部右侧的导盲组件施加驱动力，与直角传动杆的推压件协同，向肩部共同施加推力，形成一对不同轴且方向相反的推动力，视障人士感知后顺势执行左转，此时前胸左侧和背部右侧的推压件处于第二位置状态，前胸右侧和背部左侧的推压件处于第一位置状态；反之，单片机控制执行右转操作时，前胸右侧和背部左侧的导盲组件施加驱动力，与直角传动杆的推压件协同，向肩部共同
施加推力，形成不同方向的推动力，视障人士感知后顺势执行右转，此时前胸右侧和背部左侧的推压件处于第二位置状态，前胸左侧和背部右侧的推压件处于第一位置状态
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种推压式辅助转向导盲的肩套，其特征在于，包括肩套
、
导盲组件和导盲传感器；所述肩套包括插扣
、
日字扣
、
肩带和束胸带，所述肩带缝纫于所述束胸带上，所述肩带靠近于人体肩膀处均设置有导盲圆孔；所述束胸带为环状结构，束胸带两端通过插扣和日字扣连接，所述插扣和日字扣靠近于人体脊背部分，所述导盲传感器设置于束胸带上，处于人体前胸，所述导盲传感器包括设于前胸处的摄像头，内部设有单片机
、IMU
定位装置和电池；导盲传感器的左右两侧
、
插扣和日字扣的左右两侧都设有导盲组件，所述导盲组件由舵机和直角传动杆组成，舵机与直角传动杆的短杆相连，所述短杆与长杆其中一端垂直设置，形成直角，所述长杆的另一端设有推压件，推压件与导盲圆孔位置水平重合；所述单片机通过舵机驱动直角传动杆朝人体肩部方向转动，直角传动杆的推压件接触并施加推力到人体肩部，当需要转弯或避障时，单片机驱动视障人士前后对角位的导盲组件，构建一对不同轴且方向相反的力进行转向引导
。2.
根据权利要求1所述的推压式辅助转向导盲的肩套，其特征在于，所述直角传动杆的短轴与舵机的传动轴固定连接，直角传动杆与肩带平行时为第一位置，舵机转动时，直角传动杆以短杆为轴随之转动，推压件逐渐朝肩带方向靠近，穿入导盲圆孔时直接接触到人体肩部，并逐渐施加推力，直角传动杆与肩带夹角为锐角时为第二位置
。3.
根据权利要求1所述的推压式辅助转向导盲的肩套，其特征在于，所述单片机驱动视障人士前后对角位的导盲组件，构建一对不同轴且方向相反的力进行转向引导，具体为：所述单片机同时控制前胸左侧和背部右侧的舵机驱动推压件施加推力给视障人士，为其提供左转向推力；所述单片机同时控制前胸右侧和背部左侧的舵机驱动推压件施加推力给视障人士，为其提供右转向推力
。4.
根据权利要求1所述的推压式辅助转向导盲的肩套，其特征在于，所述摄像头通过
USB
或串行接口与单片机连接，将实时捕获的图像数据传输到单片机进行处理；所述
IMU
定位装置通过
I2C
或
SPI
标准通信协议与单片机连接，将用户的方向和运动状态数据传输到单片机；所述单片机接收并处理所述摄像头提供的图像数据，若识别到障碍物，则调用
A*
搜索算法进行动态路径规划，同时处理所述
IMU
定位装置提供的用户方向和运动状态数据，并结合
GPS
信息和手机提供的导航路线信息计算需要的转动角度，并控制所述舵机转动，实现所需的转向推力；所述电池为摄像头
、IMU
定位装置和单片机提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓晨，潘紫祎，宋子洋，黄千博，赵婕，蔡军，陆定邦，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：