[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种导盲装置，具体涉及一种性价比高、实用性强、应用范围广，安全可靠的，适合于盲人使用的基于GPS、GPRS和RFID的室外导盲机器人及导航定位方法。

背景技术

视力障碍是一种对人类生活质量影响很严重的疾病。全球视力障碍者约有1.4亿人，平均每5秒钟世界便会诞生一个盲人。我国约有视力障碍患者近1500万人，每年还以45万新生盲人的数量递增。视觉障碍者只能用60％的感觉来获取经验，他们不能像我们正常人一样感知周围的环境信息，从而能够自由的活动，随着当今技术的发展，研发电子导盲设备成为辅助视力障碍这一庞大群体正常生活的又一选择，而使用导盲机器人来辅助盲人正是很好的途径之一。

经过对现有技术的检索发现，以前公布的大多数专利都是基于导盲手杖来实现盲人的室外导盲行走，但这种导盲手杖功能单一、安全性不高，无动力牵引，需要盲人无时无刻利用手杖对前方障碍物进行探测。虽然近期也有一些室外导盲车专利的公布，如专利CN1883430提出一种智能导盲车，通过超声波和探头来实现对障碍物和盲道的识别，但这种方法在室外复杂环境下有一定的局限性，并且无法对一些交通信号的识别。

综上所述，现有公布的专利都没有较好地解决以下几方面内容：盲人室外精确的定位；实时播报当前地理位置信息和路况信息，提供丰富的语音导航信息，尤其是在十字交叉路口的导航方案，缺少远程监控服务平台，无法实时对盲人进行监控，并与盲人进行通信，必要时还可远程在线控制，缺少详细的路径规划功能，并在路径的关键点实时地用语音来提示盲人具体的行走方案，使盲人能够按照预定规划的路径准确到达目的地，出行目的性较大，在实际情况下能够最大程度地为盲人完成导盲任务。

发明内容

发明目的：针对传统导盲设备中引导方式不方便、不安全、实时性不强和人机交互差等不足之处，本发明将提供一种引导方式便捷、安全性能较高、实时性较强、人机交互较方便，适合普通盲人使用的基于GPS、GPRS和RFID的室外导盲机器人及导航定位方法。本发明所设计的智能导盲机器人同时具备听觉和触觉上的感官，通过语音识别功能，可以使机器人按照盲人所说出的指令进行动作。同时，在导盲机器人上安装有摄像头模块和RFID模块，可以掌握一定范围内的环境及物体信息，以便导盲机器人的导航；在导盲机器人上还安装有GPS模块和GPRS模块，可以精确的实现导盲机器人的实时定位，并可通过GPRS模块将导盲机器人当前的行走状况与位置信息发送到远程服务平台或者家人手机上，实现对盲人的实时监控并可远程指导盲人的前行，此外，盲人还可通过GPRS模块对家人或者远程服务平台进行语音通话功能，避免了盲人在外遇到紧急情况时的安全问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明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、电机、电机驱动器和电源转换模块；第二层设有摄像头、超声波传感器、下位机控制器和主电源；第三层设有导航手柄、语音识别模块、GPRS模块和手杆云台；顶层设有上位机主控制器、GPS模块和RFID模块，导航手柄通过伸缩手杆与手杆云台相连，上位机主控制器通过USB接口与摄像头相连，上位机主控制器通过USB转RS232串口分别与RFID模块、GPS模块、GPRS模块、语音识别模块和下位机控制器进行通信，下位机控制器与导航手柄和超声波传感器进行通信，同时下位机控制器输出驱动信号至电机驱动器，电机驱动器驱动电机从而带动驱动轮，主电源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。

所述上位机主控制器是一台PC机。

所述下位机控制器是一个单片机微控制器。

所述RFID模块又叫射频识别模块，是一种无线通信模块。

所述导航手柄包括盲文键盘和紧急按钮。

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。

基于GPS、GPRS和RFID的室外导盲机器人的导航定位方法包括如下步骤：

(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；