CN103393526A - 一种引导盲人避障的导盲拐及其避障方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种引导盲人避障的导盲拐及其避障方法，导盲拐本体上设有微处理器模块、震动模块、语音模块、电源模块和两个超声波测距模块，其中两个超声波测距模块在同一水平高度、发射方向均为导盲拐的正前方，当导盲拐测量范围内存在障碍物时，微处理器模块根据两个超声波测距模块所测量的数据、结合两个超声波测距模块的距离计算出障碍物相对盲人正前方的偏离方向、偏离角度和偏离距离，对盲人同时进行语音和震动提示。本发明可以准确判断出障碍物的位置，并通过震动方式的提醒加强了安全保障，智能便捷。

Description

一种引导盲人避障的导盲拐及其避障方法

技术领域

本发明涉及盲人用品技术领域，尤其涉及一种引导盲人避障的导盲拐及其避障方法。

背景技术

据统计，我国现有盲人约500万,低视力人口约710万。面对如此之大的盲人群体，盲人用品令人眼花缭乱。目前市面上的导盲拐或其他类似产品，一般只能判别前方遇到障碍物，提示盲人避障，而无法替盲人判断出障碍物的精确位置，盲人需自行决定避让方向，给他们带来不便。

此外，目前市面上许多仅带有语音提示功能的盲人拐在很多声音嘈杂的地方使用起来可靠性不高，容易因疏忽引起事故，需要其他方法来辅助提示盲人。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提供一种能够准确判断障碍物位置、具备语音和震动双重提示方式的导盲拐及其避障方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种引导盲人避障的导盲拐，包含导盲拐本体，其特征在于导盲拐本体上设有微处理器模块、语音模块、电源模块和两个超声波测距模块，其中微处理器模块分别与两个超声波测距模块、语音模块相连，电源模块分别与两个超声波测距模块、微处理器模块、语音模块相连。

作为本发明进一步的优选方案，两个超声波测距模块在同一水平高度左右分布、且发射方向均为导盲拐的正前方。

作为本发明进一步的优选方案，导盲拐还包含震动模块，分别与微处理器模块、电源模块相连。

作为本发明进一步的优选方案，所述震动模块由4*4震动电机序列构成，在4列震动电机序列中，左右两列分别与两个超声波测距模块相对应，中间两列与正前方相对应。

作为本发明进一步的优选方案，所述微处理器模块采用STC89C52单片机。

基于所述引导盲人避障的导盲拐的避障方法包含如下步骤：

步骤1），两个超声波测距模块按照时间先后进行障碍物距离测量并将测量数据传递给微处理器模块；

步骤2），若两个超声波测距模块均无法测得障碍物距离，微处理器模块不进行任何处理；

步骤3），若一个超声波测距模块能够测得障碍物距离，另一个超声波测距模块无法测出障碍物，由微处理器模块控制与测得障碍物距离的那一个超声波测距模块位于同一侧的震动电机序列震动，并控制语音模块播放语音提示盲人左方较远处有障碍物；

步骤4），若两个超声波测距模块均测得障碍物距离，由微处理器模块计算障碍物相对盲人正前方的偏离方向、偏离角度和偏离距离，根据偏离方向控制震动电机序列的不同序列震动，同时控制控制语音模块播放语音提示盲人该偏离方向、偏离角度和偏离距离。

作为本发明进一步的优选方案，步骤4）中所述的计算障碍物相对盲人正前方的偏离方向、偏离角度和偏离距离并根据偏离方向控制震动电机序列的不同序列震动的步骤如下：

步骤4.1），微处理器模块分别接收第一超声波测距模块测量的障碍物距离m和第二超声波测距模块测量的障碍物距离n后，结合两个超声波测距模块之间的距离x计算出偏离距离z，公式如下：

$z=\sqrt{\frac{{2m}^2+{2n}^2-x^2}{4}};$

步骤4.2），由微处理器模块判断障碍物距离m和障碍物距离n的大小；

步骤4.3），若m>n，微处理器模块判断障碍物的偏离方向为第二超声波测距模块所位于的那一侧，根据以下公式计算障碍物的偏离角度α：

微处理器控制与第一超声波测距模块位于同一侧的震动电机序列震动；

步骤4.4），若m<n，微处理器模块判断障碍物的偏离方向为第一超声波测距模块所位于的那一侧，根据以下公式计算障碍物的偏离角度α：

微处理器控制与第二超声波测距模块位于同一侧的震动电机序列右列震动；

步骤4.5），若m=n，微处理器模块判断障碍物在盲人正前方，控制震动电机序列中间两列震动。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1．可以准确判断障碍物的位置，提供建议避让方向；

2.具备语音和震动双重提示方式，加强保障盲人的安全。

附图说明

图1是本发明的模块结构示意图；

图2是本发明的避障方法示意图；

图3是本发明的障碍物定位示意图；

图4是本发明的震动电机序列示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明公开了一种引导盲人避障的导盲拐，包含微处理器模块、震动模块、语音模块、电源模块和两个超声波测距模块，两个超声波测距模块在同一水平高度、超声波发射方向均为导盲拐的正前方，微处理器模块分别与震动模块、两个超声波测距模块、语音模块相连，电源模块分别与震动模块、两个超声波测距模块、微处理器模块、语音模块相连；超声波测距模块：测量障碍物距离后将数据发送给维护处理器模块；

微处理器模块：采用STC89C52单片机，用于接收超声波测距模块测量障碍物的距离、控制震动模块震动提示、控制语音模块语音提示；

震动模块：用于震动提示障碍物方位；

语音模块：播放语音，提示障碍物方位与距离；

电源模块：负责为其他模块供电。

如图2所示，震动模块由4*4震动电机序列构成。

如图3所示，本实施例中，两个超声波测距模块A、B相距0.4米，采用的超声波测距模块测量角度范围为左右15°以内,最大测量距离在3米以上，图中x为0.4米，y为3米，FG=HI=0.4米，经计算，GH=1.2米。

则C区域为两个传感器都能探测到障碍物距离的区域，D区域为只有超声波传感器A能测量出障碍物的区域，E区域为只有超声波传感器B能测量出障碍物的区域。

盲人向前行走时，超声波测距模块A、B按照时间先后进行障碍物距离测量并将测量数据传递给微处理器模块。

当障碍物距离盲人3米以外时，两个超声波测距模块均无法测得障碍物距离，微处理器模块不进行任何处理；

当障碍物出现在D区域时，左边的超声波测距模块A能够测得障碍物距离，右边的超声波测距模块B无法测出障碍物，微处理器模块控制震动电机序列右列震动，并控制语音模块播放语音提示盲人左方较远处有障碍物；

当障碍物出现在E区域时，左边的超声波测距模块A无法测出障碍物，右边的超声波测距模块B能够测得障碍物距离，微处理器模块控制震动电机序列左列震动，并控制语音模块播放语音提示盲人右方较远处有障碍物；

当障碍物出现在C区域时，超声波测距模块A、B均能测出障碍物距离，微处理器模块计算障碍物相对盲人正前方的偏离方向、偏离角度和偏离距离，根据偏离方向控制震动电机序列的不同序列震动，同时控制控制语音模块播放语音提示盲人该偏离方向、偏离角度和偏离距离。

如图4所示，当超声波测距模块A测出障碍物P距离为m、超声波测距模块B测出障碍物P距离为n时，首先，微处理器模块接收数据m和n，并结合两个超声波测距模块的距离x计算出偏离距离z，公式如下：

$z=\sqrt{\frac{{2m}^2+{2n}^2-x^2}{4}};$

接着，微处理器模块判断障碍物距离m和障碍物距离n的大小；

若m>n，微处理器模块判断障碍物的偏离方向为右侧，根据以下公式计算障碍物的偏离角度α：

微处理器控制震动电机序列左列震动，并控制语音模块播放语音提示盲人右前方偏α方向z处有障碍物；

若m<n，微处理器模块判断障碍物的偏离方向为左侧，根据以下公式计算障碍物的偏离角度α：

微处理器控制震动电机序列右列震动，并控制语音模块播放语音提示盲人左前方偏α方向z处有障碍物；

若m=n，微处理器模块判断障碍物在盲人正前方，控制震动电机序列中间两列震动，并控制语音模块播放语音提示盲人正前方z处有障碍物。

Claims (7)

1.一种引导盲人避障的导盲拐，包含导盲拐本体，其特征在于导盲拐本体上设有微处理器模块、语音模块、电源模块和两个超声波测距模块，其中微处理器模块分别与两个超声波测距模块、语音模块相连，电源模块分别与两个超声波测距模块、微处理器模块、语音模块相连。

2.根据权利要求1所述的一种引导盲人避障的导盲拐，其特征在于两个超声波测距模块在同一水平高度左右分布、且发射方向均为导盲拐的正前方。

3.根据权利要求1所述的一种引导盲人避障的导盲拐，其特征在于还包含震动模块，分别与微处理器模块、电源模块相连。

4.根据权利要求3所述的一种引导盲人避障的导盲拐，其特征在于所述震动模块由4*4震动电机序列构成，在4列震动电机序列中，左右两列分别与两个超声波测距模块相对应，中间两列与正前方相对应。

5.根据权利要求1所述的一种引导盲人避障的导盲拐，其特征在于所述微处理器模块采用STC89C52单片机。

6.基于权利要求1至5任一所述的一种引导盲人避障的导盲拐的避障方法，其特征在于，包含如下步骤：

步骤1），两个超声波测距模块按照时间先后进行障碍物距离测量并将测量数据传递给微处理器模块；

步骤2），若两个超声波测距模块均无法测得障碍物距离，微处理器模块不进行任何处理；

步骤3），若一个超声波测距模块能够测得障碍物距离，另一个超声波测距模块无法测出障碍物，由微处理器模块控制与测得障碍物距离的那一个超声波测距模块位于同一侧的震动电机序列震动，并控制语音模块播放语音提示盲人左方较远处有障碍物；

步骤4），若两个超声波测距模块均测得障碍物距离，由微处理器模块计算障碍物相对盲人正前方的偏离方向、偏离角度和偏离距离，根据偏离方向控制震动电机序列的不同序列震动，同时控制控制语音模块播放语音提示盲人该偏离方向、偏离角度和偏离距离。

7.根据权利要求6所述的避障方法，其特征在于步骤4）中所述的计算障碍物相对盲人正前方的偏离方向、偏离角度和偏离距离并根据偏离方向控制震动电机序列的不同序列震动的步骤如下：

步骤4.1），微处理器模块分别接收第一超声波测距模块测量的障碍物距离m和第二超声波测距模块测量的障碍物距离n后，结合两个超声波测距模块之间的距离x计算出偏离距离z，公式如下：

$z=\sqrt{\frac{{2m}^2+{2n}^2-x^2}{4}};$

步骤4.2），由微处理器模块判断障碍物距离m和障碍物距离n的大小；

步骤4.3），若m>n，微处理器模块判断障碍物的偏离方向为第二超声波测距模块所位于的那一侧，根据以下公式计算障碍物的偏离角度α：

微处理器控制与第一超声波测距模块位于同一侧的震动电机序列震动；

步骤4.4），若m<n，微处理器模块判断障碍物的偏离方向为第一超声波测距模块所位于的那一侧，根据以下公式计算障碍物的偏离角度α：

微处理器控制与第二超声波测距模块位于同一侧的震动电机序列右列震动；

步骤4.5），若m=n，微处理器模块判断障碍物在盲人正前方，控制震动电机序列中间两列震动。

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