[发明专利]基于GPS、GPRS和RFID的室外导盲机器人及导航定位方法

权利要求书

1.一种基于GPS、GPRS和RFID的室外导盲机器人，其特征在于：包括室外导盲机器人本体和远程服务平台，室外导盲机器人本体包括车身和导航手柄，车身由下至上依次分为四层：底层设有驱动轮、万向轮(9)、电机(10)、电机驱动器(11)和电源转换模块；第二层设有摄像头(6)、超声波传感器(7)、下位机控制器(8)和主电源(12)；第三层设有导航手柄、语音识别模块(5)、GPRS模块(1)和手杆云台(13)；顶层设有上位机主控制器(2)、GPS模块(4)和RFID模块(3)，导航手柄通过伸缩手杆(14)与手杆云台(13)相连，上位机主控制器(2)通过USB接口与摄像头(6)相连，上位机主控制器（2）通过USB转RS232串口分别与RFID模块(3)、GPS模块(4)、GPRS模块(1)、语音识别模块(5)和下位机控制器(8)进行通信，下位机控制器(8)与导航手柄和超声波传感器(7)进行通信，同时下位机控制器(8)输出驱动信号至电机驱动器(11)，电机驱动器(11)驱动电机(10)从而带动驱动轮(9)，主电源(12)通过电源转换模块分别给上述各个模块供电，室外导盲机器人本体通过GPRS模块和远程服务平台进行双向数据通信。

2.根据权利要求1所述的基于GPS、GPRS和RFID的室外导盲机器人，其特征在于：所述上位机主控制器（2）是一台PC机。

3.根据权利要求1所述的基于GPS、GPRS和RFID的室外导盲机器人，其特征在于：所述下位机控制器(8)是一个单片机微控制器。

4.根据权利要求1所述的基于GPS、GPRS和RFID的室外导盲机器人，其特征在于：所述导航手柄包括盲文键盘(15)和紧急按钮(16)。

5.根据权利要求1所述的基于GPS、GPRS和RFID的室外导盲机器人，其特征在于：所述远程服务平台是一台连接有GPRS模块并且嵌有Google Earth软件的基于VB的远程监控界面的计算机。

6.一种如权利要求1所述的基于GPS、GPRS和RFID的室外导盲机器人的导航定位方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

(1)采用GPS模块和Google Earth软件采集盲人行走地点的经纬度信息；

(2)将步骤（1）采集的盲人行走地点的经纬度信息制作成导航语音音频文件，并将导航语音音频文件与采集的盲人行走地点的经纬度信息进行一一匹配形成完成导航语音数据库，并将导航语音数据库导入到上位机主控制器中；

(3)同时可由相关人员或者家人在盲人经常行进的道路上以及以上城市重要标志性建筑物旁及交叉路口设置人工导航路标及RFID标签，标签里包含地理位置信息与路径导航方案；

(4)盲人外出时，盲人发出语音指令通过语音识别模块将出行信息传输到上位机主控器里，上位机主控制器处理语音指令后再通过GPRS模块将当前出行的起始点与目的地传递给远程服务平台；

(5)远程服务平台接收到导盲机器人上的上位机主控制器发来的信息后，将接收到的出行目的地与起始点信息导入到Google Earth软件中规划出一条行走路径，规划完成后远程服务平台通过GPRS模块将相应的行走路径发送到导盲机器人上，导盲机器人接收行走路径后可按照行走路径自主行走；

(6)导盲机器人行走时，由摄像头不断获取路面导航信息以及盲道信息，并实时检测导盲机器人与盲道之间的位置关系，如果导盲机器人在行走过程中偏离了盲道，则会自动通过语音模块提示盲人，盲人听到该语音提示后，则通过导航手柄修正当前的行走状况；

（7）当导盲机器人沿着盲道行走时，如果盲道上有障碍物阻挡时，安装在导盲机器人前方的超声波传感器检测到前方有障碍物时，导盲机器人就会采取相应的避障策略进行避障；

(8)导盲机器人行走时，GPS模块不断接收卫星定位信息，并与存放在上位机主控制器里的导航语音数据库中的盲人行走地点的经纬度信息实时地进行对比，如果在两者的经纬度信息相同或者在一定的匹配阈值范围内，就会通过语音播报当前的位置信息以及相应的导航方案；当机器人进入到RFID标签设定的范围内，安装在导盲机器人上的RFID模块读写器就会读出该RFID标签里的信息，从而触发语音播报该标签里的地理位置信息及相应的导航方案；

(9)导盲机器人在行走过程中，可以通过GPRS模块将GPS模块接收到的地理位置信息不断发送到远程服务平台，使在远程服务平台旁的家人或者第三方人员可以实时的对盲人进行监控并可远程指导盲人的前行，在遇到意外情况时，盲人通过紧急按钮或者语音功能来控制GPRS模块对盲人家人或远程服务平台进行呼救，同时将盲人相应的GPS定位信息发送到家人手机或远程服务平台上，从而采取相应的措施，最终完成导盲机器人的导航。

7.根据权利要求6所述的基于GPS、GPRS和RFID的室外导盲机器人的导航定位方法，其特征在于当某些地方由于盲道信息丢失时，可以充分利用路边设置的RFID标签帮助盲人进行辅助导航，当盲道信息恢复时，通过导盲机器人前方的摄像头进行检测识别，指引导盲机器人回到盲道上来继续行走，当盲人需要过马路的时候，由安装在导盲机器人前方的摄像头识别路口的红绿灯状况，从而将识别后相关信息通过语音播报给盲道，指导盲人过马路。