本發(fā)明涉及一種智能盲杖,屬于盲人用具技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
世界衛(wèi)生組織who在2013年估計,全世界大約有兩億八千五百萬人有視力障礙。視力障礙者或盲人在現(xiàn)實生活中面對周圍環(huán)境時會遭遇很大的不便,其中最大的挑戰(zhàn)就是在室內(nèi)的導(dǎo)航。應(yīng)對這些問題的傳統(tǒng)方法是導(dǎo)盲杖或?qū)と?。隨著科技的進步,智能導(dǎo)盲杖的概念不斷發(fā)展,在傳統(tǒng)導(dǎo)盲杖上安裝多種傳感器輔助視覺障礙者行走?,F(xiàn)有的很多研究和實現(xiàn)的系統(tǒng)專注于解決導(dǎo)航,尋路等,但是很少有單相機和多種傳感器綜合而成的系統(tǒng)幫助視力受損的人在室內(nèi)空間導(dǎo)航,輔助視覺障礙者自由行走。
國內(nèi)目前約有500萬盲人,占全世界盲人總數(shù)的18%盲人在行走引導(dǎo)方面具有很大的困難,目前引導(dǎo)盲人行走的方法主要有三種:傳統(tǒng)的手杖引導(dǎo)、盲道引導(dǎo)和導(dǎo)盲犬引導(dǎo)%其中傳統(tǒng)的手杖引導(dǎo)通過敲擊地面告知盲人前方是否為可行路線,它無法告知盲人周圍障礙物的空間分布和距離,盲道存在一定的局限性,而導(dǎo)盲犬的培訓(xùn)周期長,并且成本很高。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明提供了一種智能盲杖,具有導(dǎo)航、避障和語音播報的功能,同時能測量水深,方便盲人的使用。
本發(fā)明通過以下技術(shù)手段解決上述技術(shù)問題:
本發(fā)明的一種智能盲杖,其包括杖體、導(dǎo)航裝置、避障裝置和控制裝置,所述杖體由杖腿和握手組成,所述杖腿和握手呈l型排布,所述杖腿上設(shè)置有測水裝置,所述測水裝置包括兩個電極和與兩個電極串聯(lián)的電源及電流表,兩個電極的外側(cè)包括有半透膜,所述導(dǎo)航裝置包括gps接收模塊,所述避障裝置包括超聲波探頭、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路,所述控制裝置包括單片機。
所述單片機上設(shè)置有語音播報模塊,語音播報模塊采用vs1003b作為解碼核心,vs1003b支持midi、mp3、wav音頻格式,支持sd規(guī)范v1.0,讀取語音文件。
gps接收模塊通過設(shè)置在杖腿上的天線獲得衛(wèi)星定位信息,通過設(shè)置在單片機上的衛(wèi)星接收芯片處理后通過串口發(fā)送到單片機中,單片機對獲得的衛(wèi)星定位進行解析,通過設(shè)置在單片機的語音播報模塊進行語音播報。
所述握手內(nèi)設(shè)置有蓄電池,蓄電池上設(shè)置有無線充電模塊,單片機上設(shè)置有tms320f28027芯片,tms320f28027芯片內(nèi)置1.8v電壓調(diào)整器,實現(xiàn)3.3v單電源供電。
所述超聲波發(fā)射電路上設(shè)置有三個并聯(lián)電阻,所述三個并聯(lián)電阻與npn達林頓晶體管串聯(lián),超聲波接收電路包括cx20106a芯片,該芯片包括解調(diào)電路和前置放大電路,接收的信號由1腳輸入,內(nèi)部放大然后再經(jīng)限幅放大器后變?yōu)榫匦蚊}沖,濾波器濾除干擾信號,檢波器濾掉載波檢出指令信號,最后整形由7腳輸出.當(dāng)接收信號與cx20106a芯片中心頻率相符時,7腳輸出低電平,否則為高電平。
所述蓄電池與電源連接,杖體上設(shè)置有太陽能電池板,太陽能電池板為蓄電池供電。
所述杖腿底部設(shè)置有發(fā)電裝置,所述發(fā)電裝置包括設(shè)置在發(fā)電裝置四周的永磁體和設(shè)置在永磁體中間的線圈,所述線圈與支撐桿連接,支撐桿一端與彈簧連接,另一端與杖頭連接,發(fā)電裝置與整流源連接,整流源與蓄電池連接。
本發(fā)明的導(dǎo)航裝置,由gps接收模塊通過設(shè)置在杖腿上的天線獲得衛(wèi)星定位信息,通過設(shè)置在單片機上的衛(wèi)星接收芯片處理后通過串口發(fā)送到單片機中,單片機對獲得的衛(wèi)星定位進行解析,通過設(shè)置在單片機的語音播報模塊進行語音播報,可以實時的進行導(dǎo)航,同時將導(dǎo)航結(jié)果語音播報出來,方便盲人的實用。
設(shè)置有避障裝置,包括超聲波探頭、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路,超聲波發(fā)射電路上設(shè)置有三個并聯(lián)電阻,所述三個并聯(lián)電阻與npn達林頓晶體管串聯(lián),超聲波接收電路包括cx20106a芯片,該芯片包括解調(diào)電路和前置放大電路,接收的信號由1腳輸入,內(nèi)部放大然后再經(jīng)限幅放大器后變?yōu)榫匦蚊}沖,濾波器濾除干擾信號,檢波器濾掉載波檢出指令信號,最后整形由7腳輸出.當(dāng)接收信號與cx20106a芯片中心頻率相符時,7腳輸出低電平,否則為高電平,由于外界的噪音信號,采用三個并聯(lián)電阻與npn達林頓晶體管串聯(lián),可以放大信號,降低噪音,接收電路采用cx20106a芯片,可以將接收的信號進行放大,然后變化成矩形脈沖,采用濾波器過濾噪音,然后在單片機上輸出,并用語音播報出來。
在杖腿上設(shè)置有測水裝置,測水裝置包括兩個電極和與兩個電極串聯(lián)的電源及電流表,兩個電極的外側(cè)包括有半透膜,當(dāng)設(shè)置在測水裝置的位置被水淹沒,則,水會通過半透膜進入兩個電極,兩個電極之間由于水的導(dǎo)電,產(chǎn)生電流,通過電流表檢測出來,從而可以判斷此位置有水潭,從而提醒盲人避開繞行。
巧妙的解決智能盲杖的供電問題,采用了太陽能電池+無線充電+自主發(fā)電的模式,可以保證盲人長時間的使用,自主發(fā)電巧妙的利用了盲杖需要一直在地面上指指點點,指指點點帶動支撐桿的上下移動,從而帶動線圈的上下移動,切割磁感線,產(chǎn)生電流,經(jīng)過整流源產(chǎn)生直流電。
本發(fā)明的有益效果:具有導(dǎo)航、避障和語音播報的功能,同時能測量水深,方便盲人的使用。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明超聲波發(fā)射電路的電路圖。
圖3為本發(fā)明超聲波接收電路的電路圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明,如圖1、2、3所示:本實施例的一種智能盲杖,其包括杖體1、導(dǎo)航裝置2、避障裝置3和控制裝置4,所述杖體1由杖腿5和握手6組成,所述杖腿5和握手6呈l型排布,所述杖腿5上設(shè)置有測水裝置7,所述測水裝置7包括兩個電極8和與兩個電極8串聯(lián)的電源9及電流表10,兩個電極8的外側(cè)包括有半透膜11,所述導(dǎo)航裝置2包括gps接收模塊12,所述避障裝置3包括超聲波探頭13、超聲波發(fā)射電路14和超聲波接收電路15,所述控制裝置4包括單片機16。
所述單片機16上設(shè)置有語音播報模塊17,語音播報模塊17采用vs1003b作為解碼核心,vs1003b支持midi、mp3、wav音頻格式,支持sd規(guī)范v1.0,讀取語音文件。
gps接收模塊12通過設(shè)置在杖腿5上的天線獲得衛(wèi)星定位信息,通過設(shè)置在單片機16上的衛(wèi)星接收芯片18處理后通過串口發(fā)送到單片機16中,單片機16對獲得的衛(wèi)星定位進行解析,通過設(shè)置在單片機16的語音播報模塊17進行語音播報。
所述握手6內(nèi)設(shè)置有蓄電池19,蓄電池19上設(shè)置有無線充電模塊20,單片機16上設(shè)置有tms320f28027芯片21,tms320f28027芯片21內(nèi)置1.8v電壓調(diào)整器,實現(xiàn)3.3v單電源供電。
所述超聲波發(fā)射電路14上設(shè)置有三個并聯(lián)電阻,所述三個并聯(lián)電阻與npn達林頓晶體管串聯(lián),超聲波接收電路15包括cx20106a芯片,該芯片包括解調(diào)電路和前置放大電路,接收的信號由1腳輸入,內(nèi)部放大然后再經(jīng)限幅放大器后變?yōu)榫匦蚊}沖,濾波器濾除干擾信號,檢波器濾掉載波檢出指令信號,最后整形由7腳輸出.當(dāng)接收信號與cx20106a芯片中心頻率相符時,7腳輸出低電平,否則為高電平。
所述蓄電池19與電源9連接,杖體1上設(shè)置有太陽能電池板22,太陽能電池板22為蓄電池19供電。
所述杖腿5底部設(shè)置有發(fā)電裝置23,所述發(fā)電裝置23包括設(shè)置在發(fā)電裝置23四周的永磁體24和設(shè)置在永磁體中間的線圈25,所述線圈25與支撐桿26連接,支撐桿26一端與彈簧27連接,另一端與杖頭28連接,發(fā)電裝置23與整流源29連接,整流源29與蓄電池19連接。
最后說明的是,以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制,盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換,而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。