一種盲人避障裝置及其避障提示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及盲人引導(dǎo)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種盲人避障裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]盲人由于視力缺陷，生活中的一個(gè)主要問題是行動(dòng)受限，在行走過(guò)程中由于無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)身前的情景狀態(tài)而無(wú)法作出適當(dāng)?shù)呐袛?，例如前方出現(xiàn)障礙物或行人以及其他動(dòng)物的情景，缺少主動(dòng)信息反饋時(shí)，往往就會(huì)發(fā)生碰撞或被姅?shù)?，因此行走安全沒有保障。了解行進(jìn)方向障礙物信息是盲人首要關(guān)注的問題，現(xiàn)實(shí)生活中盲人通過(guò)普通盲杖來(lái)探知障礙物信息，但這種方法效率低下且耗費(fèi)體力；而導(dǎo)盲犬訓(xùn)練周期和適應(yīng)期較長(zhǎng)、成本較高，使用并不普遍，因此急需研究一種便攜式盲人避障裝置。
[0003]目前已經(jīng)出現(xiàn)采用激光、雷達(dá)、微波等測(cè)障方法的導(dǎo)盲避障裝置，盡管這種裝置的測(cè)障精確度高，但實(shí)現(xiàn)技術(shù)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，推廣應(yīng)用較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種低成本可實(shí)現(xiàn)的盲人避障裝置，能夠快速準(zhǔn)確的探測(cè)障礙物及人體或其他動(dòng)物并反饋信息給使用者。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種盲人避障裝置，所述盲人避障裝置包括MCU及分別與所述MCU連接的測(cè)障模塊、提示模塊和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，其特征在于所述測(cè)障模塊包括熱釋人體紅外模塊和超聲波模塊，所述超聲波模塊包括與所述MCU連接并用于放大所述MCU所發(fā)出的方波的發(fā)射驅(qū)動(dòng)模塊及與所述發(fā)射驅(qū)動(dòng)模塊連接用于發(fā)送超聲波的發(fā)射探頭，還包括用于接收所述發(fā)射探頭所發(fā)送的超聲波反射回來(lái)的超聲波的接收探頭及一端與所述接收探頭連接的接收檢測(cè)模塊，所述接收檢測(cè)模塊另一端與所述MCU連接。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提出的盲人避障裝置的避障提示方法包括以下信息提示過(guò)程:SlO: MCU檢測(cè)到熱釋人體紅外模塊輸出信號(hào)若發(fā)生變化時(shí)，則判定前方有行人或動(dòng)物經(jīng)過(guò)，MCU向提示模塊發(fā)出提示指令，提示模塊進(jìn)行障礙提示；S20:MCU會(huì)產(chǎn)生方波信號(hào)并經(jīng)發(fā)射驅(qū)動(dòng)模塊放大，發(fā)射探頭將方波信號(hào)激勵(lì)成超聲波后向空間發(fā)射正弦超聲波信號(hào)，同時(shí)通過(guò)實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊開啟超時(shí)定時(shí)器和超聲波信號(hào)收發(fā)時(shí)間定時(shí)器，若超聲波信號(hào)在一定距離范圍內(nèi)未遇到障礙物，則接收探頭不會(huì)接收到該超聲波信號(hào)，超時(shí)定時(shí)器超時(shí)，則判定前方無(wú)障礙物；若超聲波信號(hào)在一定距離范圍內(nèi)遇到障礙物則被反射回來(lái)，接收探頭則接收到反射回來(lái)的超聲波信號(hào)并勵(lì)磁后形成方波信號(hào)向接收檢測(cè)模塊輸出，方波信號(hào)經(jīng)超聲波接收檢測(cè)模塊輸出脈沖信號(hào)至MCU，MCU根據(jù)脈沖信號(hào)判定前方有障礙物，則停止超時(shí)定時(shí)器和超聲波信號(hào)收發(fā)時(shí)間定時(shí)器，計(jì)算超聲波信號(hào)收發(fā)時(shí)間，再根據(jù)超聲波波速計(jì)算障礙物距離，并指令提示模塊向盲人發(fā)出盲人可以感知的提示信息。
[0007]熱釋人體紅外模塊會(huì)探測(cè)一定距離范圍內(nèi)的人體或動(dòng)物紅外信號(hào)并輸出至MCU，當(dāng)輸出的紅外信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，MCU就判斷前方距離范圍內(nèi)有行人或動(dòng)物，MCU向提示模塊發(fā)出提示指令，提示模塊會(huì)向盲人發(fā)出盲人可以感知的提示信息；另外MCU會(huì)產(chǎn)生方波信號(hào)并經(jīng)發(fā)射驅(qū)動(dòng)模塊放大，發(fā)射探頭將方波信號(hào)激勵(lì)成超聲波后向空間發(fā)射正弦超聲波信號(hào)，同時(shí)通過(guò)實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊開啟超時(shí)定時(shí)器和超聲波信號(hào)收發(fā)時(shí)間定時(shí)器，若超聲波信號(hào)在一定距離范圍內(nèi)未遇到障礙物，則接收探頭不會(huì)接收到該超聲波信號(hào)，超時(shí)定時(shí)器超時(shí)，則判定前方無(wú)障礙物；若超聲波信號(hào)在一定距離范圍內(nèi)遇到障礙物則被反射回來(lái)，接收探頭則接收到反射回來(lái)的超聲波信號(hào)并勵(lì)磁后形成方波信號(hào)向接收檢測(cè)模塊輸出，方波信號(hào)經(jīng)超聲波接收檢測(cè)模塊輸出脈沖信號(hào)至MCU，MCU根據(jù)脈沖信號(hào)判定前方有障礙物，則停止超時(shí)定時(shí)器和超聲波信號(hào)收發(fā)時(shí)間定時(shí)器，計(jì)算超聲波信號(hào)收發(fā)時(shí)間，再根據(jù)超聲波波速計(jì)算障礙物距離，并指令提示模塊向盲人發(fā)出盲人可以感知的提示信息，通過(guò)提示信息盲人可以及時(shí)采取措施避免發(fā)生與其他行人碰撞或被障礙物姅?shù)埂?br>[0008]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，所述提示模塊包括用于語(yǔ)音提示的聲音模塊、用于振動(dòng)提示的震動(dòng)模塊和用于光影提示的燈光模塊。因此盲人避障裝置的避障提示方法中，所述提示信息包括用于盲人感知的語(yǔ)音提示和/或震動(dòng)提示信息以及用于行人感知的燈光提示信息。語(yǔ)音模塊通過(guò)聲音可以提示盲人前方障礙物情況，震動(dòng)模塊產(chǎn)生振動(dòng)可以提示盲人前方障礙物情況信息，語(yǔ)音模塊和燈光模塊同時(shí)讓行進(jìn)的前方人員也可以通過(guò)提示信息知道盲人的行進(jìn)，采取措施及時(shí)避讓。
[0009]進(jìn)一步的，所述聲音模塊包括與所述MCU連接的語(yǔ)音合成模塊及與所述語(yǔ)音合成模塊連接的音頻輸出模塊。
[0010]進(jìn)一步的，所述音頻輸出模塊包括外放喇叭或耳機(jī)。外放喇叭可以同時(shí)提示盲人和前方人員，耳機(jī)可以減少外部雜音對(duì)提示語(yǔ)音的干擾。
[0011]進(jìn)一步的，所述音頻輸出模塊還可用于播放實(shí)時(shí)時(shí)間信息。平常情況下，即使不是在行進(jìn)過(guò)程或沒有障礙信息提示時(shí)，音頻輸出模塊也可以通過(guò)播放實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息來(lái)掌握時(shí)間信息，或是在設(shè)定了定時(shí)鬧鐘的情況下播放鬧鐘信息。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述盲人避障裝置還包括與所述MCU連接并用于檢測(cè)環(huán)境溫度的測(cè)溫模塊。因此所述避障提示方法進(jìn)一步包括所述MCU根據(jù)測(cè)溫模塊將檢測(cè)到環(huán)境溫度來(lái)校正超聲波波速，再根據(jù)校正后的波速計(jì)算障礙物距離，從而可以提高計(jì)算障礙物距離的準(zhǔn)確性。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述超聲波模塊至少為3個(gè)，至少3個(gè)所述超聲波模塊形成一個(gè)面。通過(guò)在一個(gè)面上的至少3個(gè)超聲波模塊可以提高超聲波的有效探測(cè)區(qū)域，減少探測(cè)盲區(qū)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述熱釋人體紅外模塊至少為3個(gè)，至少3個(gè)所述熱釋人體紅外模塊形成一個(gè)面。通過(guò)在一個(gè)面上的至少3個(gè)熱釋人體紅外模塊可以提高熱釋人體紅外線的有效探測(cè)區(qū)域，減少探測(cè)盲區(qū)。
[0015]本發(fā)明提供的盲人避障裝置，能方便引導(dǎo)盲人在行進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)前方障礙物或行人，并通過(guò)獲取提示信息以采取有效規(guī)避措施，避免發(fā)生碰撞或被障礙物姅?shù)?；另外本盲人避障裝置采用超聲波探測(cè)障礙物距離并采用熱釋人體紅外探測(cè)人體或動(dòng)物紅外特征以進(jìn)行判斷，可以實(shí)現(xiàn)低成本智能化自動(dòng)判斷后提示盲人相關(guān)探測(cè)結(jié)果信息。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的盲人避障裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的盲人避障裝置的避障提示方法工作流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0018]下面參考附圖來(lái)描述本發(fā)明實(shí)施例提出的盲人避障裝置，如圖1所示，盲人避障裝置包括MCU及分別與所述MCU連接的測(cè)障模塊、提示模塊和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，其特征在于所述測(cè)障模塊包括熱釋人體紅外模塊和超聲波模塊，所述超聲波模塊包括與所述MCU連接并用于放大所述MCU所發(fā)出方波的超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)模塊及與所述發(fā)射驅(qū)動(dòng)模塊連接用于發(fā)送超聲波的發(fā)射探頭，還包括用于接收所述發(fā)射探頭所發(fā)送的超聲波反射回來(lái)的超聲波的超聲波接收探頭及一端與所述超聲波接收探頭連接的超聲波接收檢測(cè)模塊，所述超聲波接收檢測(cè)模塊另一端與所述MCU連接。
[0019]根據(jù)本實(shí)施例提出的盲人避障裝置的避障提示方法包括如圖2所示的信息提示過(guò)程，裝置初始化后，S10: MCU檢測(cè)到熱釋人體紅外模塊輸出信號(hào)若發(fā)生變化時(shí)，則判定前方有行人或動(dòng)物經(jīng)過(guò)，MCU向提示模塊發(fā)出提示指令，提示模塊進(jìn)行障礙提示；S20:MCU會(huì)產(chǎn)生方波信號(hào)并經(jīng)發(fā)射驅(qū)動(dòng)模塊放大，發(fā)射探頭將方波信號(hào)激勵(lì)成超聲波后向空間發(fā)射正弦超聲波信號(hào)，同時(shí)通過(guò)實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊開啟超時(shí)定時(shí)器和超聲波信號(hào)收發(fā)時(shí)間定時(shí)器，若超聲波信號(hào)在一定距離范圍內(nèi)未遇到障礙物，則接收探頭不會(huì)接收到該超聲波信號(hào)，超時(shí)定時(shí)器超時(shí)，則判定前方無(wú)障礙物；若超聲波信號(hào)在一定距離范圍內(nèi)遇到障礙物則被反射回來(lái)，接收探頭則接收到反射回來(lái)的超聲波信號(hào)并勵(lì)磁后形成方波信號(hào)向接收檢測(cè)模塊輸出，方波信號(hào)經(jīng)超聲波接收檢測(cè)模塊輸出脈沖信號(hào)至MCU，MCU根據(jù)脈沖信號(hào)判定前方有障礙物，則停止超時(shí)定時(shí)器和超聲波信號(hào)收發(fā)時(shí)間定時(shí)器，計(jì)算超聲波信號(hào)收發(fā)時(shí)間，再根據(jù)超聲波波速計(jì)算障礙物距離，并指令提示模塊向盲人發(fā)出盲人可以感知的提示信息。熱釋人體紅外模塊探測(cè)前方是否有人體或動(dòng)物，如果一定距離范圍內(nèi)存在人或動(dòng)物，則人體或動(dòng)物輻射的紅外線被熱釋人體紅外模塊吸收而向MCU發(fā)出特定的電壓信號(hào)，MCU指令提示模塊發(fā)出提示信號(hào)可以提示盲人或前方行人或動(dòng)物采取措施進(jìn)行避讓；另外MCU會(huì)產(chǎn)生40KHz方波信號(hào)并經(jīng)發(fā)射驅(qū)動(dòng)模塊放大，超聲波發(fā)射探頭將方波信號(hào)激勵(lì)成超聲波后向空間發(fā)射40KHz正弦超聲波信號(hào)，同時(shí)通過(guò)實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊開啟超時(shí)定時(shí)器和超聲波信號(hào)收發(fā)時(shí)間定時(shí)器，若超聲波信號(hào)在一定距離范圍內(nèi)未遇到障礙物，則超聲波接收探頭不會(huì)接收到該超聲波信號(hào)，超時(shí)定時(shí)器超時(shí)，則判定前方無(wú)障礙物；若超聲波信號(hào)在一定距