專利名稱：基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子導(dǎo)向領(lǐng)域，特別涉及一種基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀及控制方法。
背景技術(shù)：
據(jù)國(guó)家權(quán)威部門(mén)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)是世界上盲人最多的國(guó)家，約有500萬(wàn)，占世界盲人總數(shù)的18%。在他們的日常出行中會(huì)有諸多不便。傳統(tǒng)的盲人輔助工具是導(dǎo)盲杖，但是由于導(dǎo)盲杖只能檢測(cè)一個(gè)一個(gè)路面點(diǎn)的信息并且在使用過(guò)程中需要盲人使用者注意力高度集中，容易造成使用者疲勞。西班牙的一家研究機(jī)構(gòu)利用蝙蝠的超聲波定位原理，生產(chǎn)出一套盲人使用的設(shè)備，該設(shè)備使用者需進(jìn)行訓(xùn)練，使用舌頭發(fā)出震動(dòng)，然后通過(guò)導(dǎo)行系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為聲波來(lái)進(jìn)行定位。但是使用較麻煩，所以為了更好的輔助盲人出行，避免傳統(tǒng)導(dǎo)盲杖的弊端，設(shè)計(jì)出更加便攜式行走輔助工具，我們進(jìn)行了電子導(dǎo)行儀的研究。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有發(fā)明存在的不足，本發(fā)明提出了一種基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀及控制方法，以達(dá)到為普通盲人提供一種便攜實(shí)用的電子導(dǎo)行儀的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀，包括AD轉(zhuǎn)換模塊、主控制處理模塊、晶振及鎖相環(huán)電路、語(yǔ)音模塊、電源管理模塊和按鍵模塊，上述模塊統(tǒng)一密封在殼體內(nèi)，此外，在殼體外部還設(shè)置有探測(cè)模塊、用于連接探測(cè)模塊的半圓形卡口及長(zhǎng)方形面板，所述的探測(cè)模塊包括四個(gè)傳感器和固定支架，所述的四個(gè)傳感器包括上路傳感器、下路傳感器、左路傳感器和右路傳感器，所述的四個(gè)傳感器成四棱錐型排列，每相鄰兩路傳感器之間成A度角，其中上路傳感器斜向上放置，且其與所對(duì)應(yīng)的下路傳感器所構(gòu)成的面與水平面保持垂直；所述的四個(gè)傳感器通過(guò)焊接固定在成四棱錐型的固定支架上，所述的四棱錐型固定支架的頂端還焊接有中空管，四個(gè)傳感器的輸出引線置于所述中空管內(nèi)與殼體內(nèi)的AD轉(zhuǎn)換模塊連接；所述的長(zhǎng)方形面板為可活動(dòng)板，其一側(cè)設(shè)置有3個(gè)半圓形卡口，且其半徑與導(dǎo)行儀上的半圓形卡口相同，長(zhǎng)方形面板上的半圓形卡口與導(dǎo)行儀上的半圓形卡口拼接后，用于固定中空管；所述的A的取值范圍為25。 30。；利用所述的導(dǎo)行儀上的半圓形卡口及長(zhǎng)方形面板，實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)模塊的固定，其中，探測(cè)模塊的中線與水平面所成的夾角Al可為0°角或15°角或30°角；基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行控制方法，過(guò)程如下步驟I :設(shè)置使用者的佩戴高度及探測(cè)模塊中線與水平面所成的角度；所述的佩戴高度是指導(dǎo)行儀與地面的距離；探測(cè)模塊中線與水平面所呈的角度可為0°或15°或30°角，由使用者根據(jù)需要自行設(shè)置；步驟2:四個(gè)傳感器工作，采集行走過(guò)程反射回來(lái)的電壓信號(hào)，并傳送給主控制模塊，主控制模塊利用電壓與距離特性曲線，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為距離信息；其中，每組電壓信號(hào)包括4路信息，分別來(lái)自上路傳感器、下路傳感器、左路傳感器和右路傳感器；步驟3 :主控制處理單元利用步驟2的距離信息，計(jì)算障礙物的距離及大小，其中，計(jì)算障礙物的距離的方法為利用下路傳感器所測(cè)得的信息計(jì)算障礙物的距離，計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀，包括AD轉(zhuǎn)換模塊、主控制處理模塊、晶振及鎖相環(huán)電路、語(yǔ)音模塊、電源管理模塊和按鍵模塊，上述模塊統(tǒng)一密封在殼體內(nèi)，其特征在于在殼體外部還設(shè)置有探測(cè)模塊和用于連接探測(cè)模塊的圓形卡口，所述的探測(cè)模塊包括四個(gè)傳感器和固定支架，所述的四個(gè)傳感器包括上路傳感器、下路傳感器、左路傳感器和右路傳感器，所述的四個(gè)傳感器成四棱錐型排列，每相鄰兩路傳感器之間成A度角，其中上路傳感器斜向上放置，且其與所對(duì)應(yīng)的下路傳感器所構(gòu)成的面與水平面保持垂直；所述的四個(gè)傳感器通過(guò)焊接固定在成四棱錐型的固定支架上，所述的四棱錐型固定支架的頂端還焊接有中空管，四個(gè)傳感器的輸出引線置于所述中空管內(nèi)與殼體內(nèi)的AD轉(zhuǎn)換模塊連接；所述的長(zhǎng)方形面板為可活動(dòng)板，其一側(cè)設(shè)置有3個(gè)半圓形卡口，且其半徑與導(dǎo)行儀上的半圓形卡口相同，長(zhǎng)方形面板上的半圓形卡口與導(dǎo)行儀上的半圓形卡口拼接后，用于固定中空管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀，其特征在于所述的A的取值范圍為25° 30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀，其特征在于利用所述的導(dǎo)行儀上的半圓形卡口及長(zhǎng)方形面板，實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)模塊的固定，其中，探測(cè)模塊的中線與水平面所成的夾角Al可為0°角或15°角或30°角。
4.采用權(quán)利要求I所述的基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀的控制方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I :設(shè)置使用者的佩戴高度及探測(cè)模塊中線與水平面所成的角度； 所述的佩戴高度是指導(dǎo)行儀與地面的距離； 探測(cè)模塊中線與水平面所呈的角度可為0°或15°或30°角，由使用者根據(jù)需要自行設(shè)置； 步驟2 :四個(gè)傳感器工作，采集行走過(guò)程反射回來(lái)的電壓信號(hào)，并傳送給主控制模塊，主控制模塊利用電壓與距離特性曲線，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為距離信息；其中，每組電壓信號(hào)包括4路信息，分別來(lái)自上路傳感器、下路傳感器、左路傳感器和右路傳感器； 步驟3 :主控制處理單元利用步驟2的距離信息，計(jì)算障礙物的距離及大??； 步驟4 :將步驟3的計(jì)算結(jié)果輸出，如果有障礙物則進(jìn)行報(bào)警提示，并根據(jù)分析將障礙物的方位信息及大小信息進(jìn)行語(yǔ)音輸出，輔助使用者行走。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀的控制方法，其特征在于步驟3所述的計(jì)算障礙物的距離，方法為利用下路傳感器所測(cè)得的信息計(jì)算障礙物的距離，計(jì)算公式為
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀的控制方法，其特征在于步驟3所述的計(jì)算障礙物大小，方法為利用上路傳感器和下路傳感器所測(cè)得的信息計(jì)算障礙物的高度，利用左路傳感器及右路傳感器所測(cè)得的信息計(jì)算障礙物的寬度； 所述的計(jì)算障礙物的大小，具體方法為 首先對(duì)下路傳感器反饋的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 若下路傳感器所反饋的距離值一直保持在a值附近，其中所述的a為導(dǎo)行儀中下路傳感器采集到的到路面的距離信息值，則表明地面沒(méi)有出現(xiàn)障礙物，路面平穩(wěn)； 若下路傳感器所反饋的距離值與a的差值的絕對(duì)值大于所設(shè)定的檢測(cè)門(mén)限Cl，則說(shuō)明檢測(cè)到路面不平整如果上述差值為正，則表明前方路面有深坑；如果上述差值為負(fù)，則表明前方路面有突起，在路面上出現(xiàn)了障礙物； 所述的檢測(cè)門(mén)限cl的范圍為5cm IOcm ； 然后對(duì)同一組電壓數(shù)據(jù)中上路傳感器所反饋的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 若上路傳感器所反饋的距離值保持b值不變，所述的b為沒(méi)有障礙物時(shí)上路傳感器所反饋的距離值，則說(shuō)明上路傳感器還未接觸到障礙物；繼續(xù)對(duì)后面采集的每一組電壓信息中的上路傳感器所反饋的距離值進(jìn)行分析； 若某一時(shí)刻發(fā)現(xiàn)上路傳感器所反饋的距離值發(fā)生了變化，且上述距離值與b值之差大于所設(shè)定的門(mén)限Cl，則可利用此時(shí)刻上路傳感器所反饋的距離值計(jì)算障礙物的高度，計(jì)算公式為
全文摘要
基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀及控制方法，屬于電子導(dǎo)向領(lǐng)域。包括AD轉(zhuǎn)換模塊、主控制處理模塊、晶振及鎖相環(huán)電路、語(yǔ)音模塊、電源管理模塊和按鍵模塊，上述模塊統(tǒng)一密封在殼體內(nèi)，此外，在殼體外部還設(shè)置有探測(cè)模塊和用于連接探測(cè)模塊的圓形卡口。本發(fā)明所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)為便攜式導(dǎo)行儀，體積小，方便使用者攜帶，易于使用；系統(tǒng)價(jià)格低廉，適合大部分視力障礙人群使用；具有語(yǔ)音提示功能，能更好的輔助盲人行走。
文檔編號(hào)A61H3/06GK102631279SQ20121007708
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者劉紀(jì)紅, 王倩倩, 程新 申請(qǐng)人:東北大學(xué)