[发明专利]一种可穿戴式的智能导盲系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于人机交互、康复辅具领域，更具体地，涉及一种可穿戴式的智能导盲系统及方法。

背景技术

中国是世界上盲人最多的国家，视力障碍或全盲者，占全世界4500万盲人总数的20%左右。生活中人感知外界的各类信息，至少有80%以上的外界信息经视觉获得，这给盲人在生活中带来了极大的困难。如何安全行走是盲人生活中最大的问题。盲人在独自行走时主要依靠导盲装置，最简单常用的装置是普通的手杖，用它在地面上敲击，可帮助盲人发现0.5米以内的障碍物。它的主要缺点是不能发现较远一点的障碍物以及空中突出的障碍物，例如，在相当于腰部，膝盖部位高度的悬挂或者突出的物体。另外，盲人还可以利用导盲犬带路，但是不易训练且成本较高。为了方便盲人的安全出行，世界各国一直进行着导盲系统的研制，除了传统的白色手杖和导盲犬，目前研发成功的导盲系统有超声波导盲系统、红外线导向灯系统、卫星导盲、无线电导盲系统等，正逐步走进盲人的生活，增强了盲人的行走能力，提高了盲人的生活质量。

随着导盲系统技术的不断成熟和发展，人们对导盲系统的需求已经不再仅仅满足于工业自动化生产，而把更多的注意力转移到为人类的生活服务上来，于是导盲系统的研制就成为目前备受关注的问题。目前导盲系统作为助残辅具发展较为缓慢，主要原因是外界信息复杂，很难做出明确的轨迹规划，加之成本高昂很难为普通人所接受。如何设计出可靠性更强且成本低廉，更容易为人们所接受的导盲系统成为了目前的研究热点。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种实用、安全可靠且便于穿戴的智能导盲系统。

本发明提供了一种可穿戴式的智能导盲系统，包括用于探测地面障碍物的地面障碍物探测装置，所述地面障碍物探测装置包括：单片机，与所述单片机连接的电压跟随器，分别与所述电压跟随器连接的倾度传感器和压力应变片，与所述单片机连接的脚部超声波传感器，固定架，支撑架以及脚部固定带；所述支撑架用于固定所述单片机，以及用于将所述单片机固定于使用者脚部的固定部件；使用时，压力应变片安装在使用者鞋的鞋垫处，用于感应使用者在行走时脚的压力并触发脚部超声波传感器探测地面障碍物距离。

更进一步地，所述智能导盲系统还包括用于探测空中障碍物并被安装于使用者腰部的空中障碍物探测装置。

更进一步地，所述空中障碍物探测装置包括：腰部固定带以及分别与所述单片机连接的腰部超声波传感器、加速度计和震动器；加速度计用于探测使用者行走的加速度，腰部超声波传感器用于探测空中障碍物与使用者之间的距离，震动器用于在探测到障碍物时提醒使用者；使用时，腰部超声波传感器、加速度计和震动器分别安装于腰部固定带上，所述腰部固定带固定于使用者的腰部。

更进一步地，所述智能导盲系统还包括与所述单片机进行无线通信的移动终端以及与所述移动终端连接的语音模块；移动终端用于接收障碍物距离信息并启动所述语音模块给使用者进行语音提示。

更进一步地，所述智能导盲系统还包括通过互联网或局域网与所述移动终端进行通信的计算机，用于为使用者提供远程指导及导航。

更进一步地，所述智能导盲系统还包括与单片机连接用于提供工作电源的电源模块。

本发明使用固定带和固定架将安装了单片机的支撑架固定在鞋上，不易脱落，且能够适应不同大小的鞋，实用性强；使用空中障碍物探测装置，能够有效探测到齐腰高度的障碍物（如桌子，突出的障碍物等），更精确的探测使用者行走方向上的障碍物；将系统与移动终端（如智能手机、平板电脑等）连接，能够使本发明更加便利，操作更简单。

本发明还提供了一种导盲方法，包括下述步骤：

S11：判断压力应变片的输出电压是否大于设定的电压阈值，且倾度传感器探测到的脚部倾度是否小于设定的角度阈值，若是，则进入步骤S12；若否，则结束；

S12：判断脚部超声波传感器探测到的地面障碍物距离是否小于设定的第一距离阈值，若是，则进入步骤S13；若否，则结束；

S13：通过震动器震动来警示使用者前方地面存在障碍物。

更进一步地，所述电压阈值的范围为2-3V；角度阈值的范围为0-45°；第一距离阈值的范围为0.5m-2m。

本发明还提供了一种导盲方法，包括下述步骤：

S21：判断腰部超声波传感器探测到的空中障碍物距离是否小于设定的第二距离阈值，若是，则进入步骤S22；若否，则结束；

S22：通过震动器震动来警示使用者前方齐腰高度存在障碍物。

更进一步地，所述导盲方法还包括下述步骤：