CN104367447A - 一种行走辅助***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种行走辅助***及方法，其中，行走辅助***包括：用于采集路面信息的路面探测模块、向路面发射超声波以探测路面障碍物及其距离的超声波探测模块、供用户对目标地址进行导航和定位的GPS模块、供用户输入目标指令的人机交互模块、用以实现与终端的通信连接的通信模块、控制模块、多功能模块和电源模块。通过设置路面探测模块，一方面可使用户掌握实时的路况，另一方面也可根据实时的路况进行调整超声波探测的位置，提高了探测的准确性；通过设置GPS模块，一方面可实现对用户目标地址进行导航，另一方面也可对用户的行程轨迹进行定位，能实时了解用户位置，有助于确保用户安全；通过设置多功能模块，可以使用的同时享受娱乐项目。

Description

一种行走辅助***及方法

技术领域

本发明涉及一种辅助盲人、残障人士、老人行走的***及方法。

背景技术

随着社会的发展进步，保障和提高弱势群体的生活质量，越来越受到社会各界人士的关注。弱势群体包括有盲人、残障人士和老人等，盲人由于其视觉的缺陷，导致出行受到很大的阻碍，需要借助导盲产品出行，残障人士和老人也是同样如此。中国专利文献CN 202105150U公开一种为盲人探路的智能拐杖，请结合图1所示，该拐杖包括拐杖本身100由拐杖头101、拐杖柱102和拐杖底部103组成，还包括设置在拐杖头101上的微型探测器200，由开关201、电源202、无线发射器、无线接收器203、超声波检测电路和报警电路组成；电源202与开关201电连接，开关201与无线发射器电连接，无线发射器、无线接收器203和报警电路分别通过导线与超声波检测电路电连接，无线接收器203安装在拐杖头101的尾部位置，无线发射器安装在拐杖柱102上，扬声器300安装在拐杖头101与拐杖柱102的结合处，开关201安装在拐杖头101与拐杖柱102弯曲结合处。此智能拐杖的探测效果比较简单，不能从根本上解决盲人的出行问题。由此可见，确有必要对现有技术进行改进，以解决上述的技术问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种行走辅助***及方法，可以从根本上解决盲人、残障人士、老人行走不便的问题。

为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种行走辅助***，包括：

路面探测模块，用于采集路面信息；

超声波探测模块，向路面发射超声波以探测路面障碍物及其距离；

调整器，用于安装所述超声波探测模块，并根据实时的路面信息进行调整所述超声波探测模块的位置，以实时调整所述超声波探测模块的超声波发射角度；

GPS模块，供用户对目标地址进行导航和定位；

人机交互模块，供用户输入指令；

通信模块，用以实现与终端的通信连接；

控制模块、多功能模块和电源模块；

所述指令包括第一指令和第二指令；

所述控制模块与所述路面探测模块双向连接，通过所述控制模块控制所述路面探测模块的工作状态，并接收所述路面探测模块采集的路面信息，所述控制模块连接所述通信模块，实现将路面信息发送至终端；

所述控制模块与所述调整器连接，所述控制模块与所述超声波探测模块双向连接，用以控制调整位置后的所述超声波探测模块向路面发射超声波以探测路面障碍物及其距离，并采集探测到的障碍物信息，所述控制模块连接所述通信模块，实现将障碍物信息发送至终端；

所述控制模块与所述人机交互模块连接，通过所述人机交互模块向所述控制模块发送第一指令，所述控制模块与所述GPS模块双向连接，用以根据所述人机交互模块的第一指令进行导航和定位，并采集导航和定位结果，所述控制模块连接所述通信模块，实现将导航和定位结果发送至终端；

其中，所述多功能模块包括：

拍摄模块，用于进行拍照和/或摄像；

调频收音机模块，用于接收FM/AM无线电波；

夜间报警照明模块，用于在光线暗淡的情况下进行照明，并警示以使行人避让；

方向识别模块，包括指南针，用于指示方向；

身份识别模块，用于对用户的身份加以识别和认证；

电子支付模块，用以在线支付；

所述拍摄模块、调频收音机模块、夜间报警照明模块、身份识别模块、电子支付模块均与所述控制模块连接，用户通过所述人机交互模块输入的第二指令至所述控制模块，通过所述控制模块实现对所述拍摄模块、调频收音机模块、夜间报警照明模块、身份识别模块、电子支付模块的启停控制；

所述电子支付模块与所述身份识别模块连接，用于在启动所述电子支付模块前进行身份识别；

所述电源模块与所述控制模块连接，为所述行走辅助***供电，所述电源模块为可充电电源。

作为所述的行走辅助***一种优选方案，所述行走辅助***包括本体，所述本体远离路面的一端设置抓握部，所述本体靠近路面的一端设置滚动装置，所述路面探测模块包括设置于所述滚动装置上的光敏传感器或者不间断摄像器。

作为所述的行走辅助***一种优选方案，所述超声波探测模块包括超声波发射器，所述超声波发射器设置于所述调整器上固定于所述本体上，所述调整器可调节所述超声波发射器与所述本体之间的相对位置。

作为所述的行走辅助***一种优选方案，所述GPS模块包括导航模块和地图模块，所述导航模块用于根据指令进行导航，所述地图模块用于对用户行程轨迹进行定位，所述导航模块和所述地图模块设置于所述本体内。

作为所述的行走辅助***一种优选方案，所述人机交互模块包括键盘部和/或触摸屏，可实现所述指令的在线输入和/或远程输入。

作为所述的行走辅助***一种优选方案，所述控制模块设置于所述本体内部，包括单片机和/或CPU。

作为所述的行走辅助***一种优选方案，所述通信模块设置于所述本体内，包括蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、CDMA模块、3G模块或4G模块。

作为所述的行走辅助***一种优选方案，所述身份识别模块设置于所述人机交互模块上，包括指纹识别器或声音识别器。

作为所述的行走辅助***一种优选方案，所述本体采用透光材料制成，所述夜间报警照明模块包括设置于所述本体内的可间歇性发光的光源、蜂鸣器以及设置所述本体上的光亮度传感器，所述光亮度传感器与所述控制模块连接，所述控制模块与所述光源和所述蜂鸣器连接，当所述光亮度传感器检测外部环境亮度低于设定标准时，所述控制模块控制所述光源间歇性发光，并使所述蜂鸣器产生蜂鸣以警示；或者，

所述本体采用透光材料制成，所述夜间报警照明模块包括设置于所述本体内的可间歇性发光的光源、蜂鸣器以及设置所述本体上的时钟模块，所述时钟模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述光源和蜂鸣器连接，当时所述钟模块显示时间超过设定时间时，所述控制模块控制所述光源间歇性发光，并使所述蜂鸣器产生蜂鸣以警示。

另一方面，提供一种行走辅助方法，使用所述的行走辅助***，

通过对路面信息进行探测，采集该路面信息进行分析，将分析结果通信传输至终端；根据分析结果实时调整超声波发射角度，然后向路面发射超声波探测障碍物，并根据探测结果进行计算障碍物的距离得到障碍物信息，将障碍物信息通信传输至终端；

通过人机交互模块输入第一指令，GPS模块根据该目标地址指令进行导航和定位，将导航和定位结果通信传输至终端；

通过人机交互模块输入第二指令，控制模块根据该功能指令有选择的启动拍摄功能、调频收音机功能、身份识别功能、电子支付功能，其中，在启动电子支付功能前需要进行身份识别；

通过方向识别模块在电源供电不足时进行指示方向。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本方案通过设置路面探测模块，一方面可以使用户掌握实时的路况，另一方面也可以根据实时的路况进行调整超声波探测模块的位置，提高了探测的准确性；通过设置GPS模块，一方面可以实现对用户目标地址进行导航，另一方面也可以对用户的行程轨迹进行定位，扩大了使用范围，能实时了解用户的位置，有助于确保用户(特殊人群)的安全；通过设置多功能模块，可以使用的同时享受娱乐项目，提升了产品的使用趣味性。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为现有技术的一种智能拐杖的结构示意图；

图2为本发明的实施例所述的行走辅助***的结构原理图；

图3为本发明的路面探测模块的控制方法流程图；

图4为本发明的超声波探测模块的控制方法流程图；

图5为本发明的另一实施例所述的行走辅助***的结构原理图。

图中：

100、拐杖本身；101、拐杖头；102、拐杖柱；103、拐杖底部；200、微型探测器；201、开关；202、电源；203、无线接收器；300、扬声器；

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图2所示，本发明的实施例提供一种行走辅助***，该***包括：控制模块，以及与控制模块连接的路面探测模块、超声波探测模块、GPS模块、人机交互模块和多功能模块，其中，路面探测模块用于对路面进行探测和识别，超声波探测模块用于对探测行进过程中的障碍物，GPS模块用于对用户指令的导航及自身的精确定位，人机交互模块用于供用户输入指令，多功能模块用于提供用户其他娱乐功能。

参见图2所示，控制模块与路面探测模块双向连接，由控制模块控制路面探测模块的启停，当路面探测模块启动后，采集到的路面信息再反馈给控制模块进行处理。具体控制方法请参考图3所示，包括如下步骤：

S101、启动：用户可以通过人机交互界面输入启动指令，例如，通过按压启动键，或者，用户可以通过语音输入启动指令；

S102、控制模块收到启动指令，向路面探测模块发送工作指令：启动指令可以通过无线或者有线通信的方式传输给控制模块，控制模块接收到该启动指令后，可以通过有线或者无线通信的方式向路面探测模块发送指令以控制其工作；

S103、路面探测模块收到工作指令，开始对路面信息进行采集，并将采集到的路面实时信息传输至控制模块：路面探测模块可以通过扫描路面的方式获取路面数据；

S104、控制模块收到路面信息后，与数据库中的路面信息进行比对，得到路况结果：数据库中预先储存常见的路面信息，控制模块收到采集到实时路面信息后，会与数据库中的路面信息进行比对，得到相应的路况结果，例如，路况结果可以为平地、小坡、大坡、水坑等；

S105、控制模块根据路况结果，进行危险等级划分，并决定是否进行报警：当控制模块检测到路况结果需要进行报警时，进行步骤S106；当控制模块检测到路况结果无需进行报警时，返回到步骤S103继续重新采集路面信息；

S106、向用户发出警报，以提醒路况结果：控制模块可以通过无线或者有线通信的方式向用户发送警报，例如，可以通过蜂鸣器直接产生蜂鸣，也可以通过蓝牙耳机直接向用户发送警报；

S107、用户接收提醒路况结果，消除警报：用户收到警报后，通过按键或者语音的方式消除警报后，返回到步骤S103继续重新采集路面信息。

参见图2所示，控制模块与超声波探测模块双向连接，超声波探测模块还连接有调整器，调整器与控制模块连接。具体控制方法请参考图4所示，包括如下步骤：

S201、启动：用户可以通过人机交互界面输入启动指令，例如，通过按压启动键，或者，用户可以通过语音输入启动指令；

S202、控制模块判断路面信息是否产生变化：控制模块接收到启动指令后，会根据路面探测模块采集到的实时路面信息进行判断，是否当前的路面信息产生了变化，如果路面信息产生了变化，则进入步骤S203，如果路面信息没有产生变化，则进入步骤S205；通过在超声波探测前对路面信息进行分析，有助于避免因路面信息影响探测结果准确性的问题；

S203、控制模块根据路面信息向调整器发送调整指令：控制模块根据采集的实时路面信息与原有路面信息进行比较，得到变化量信息，向调整器发送调整指令；

S204、调整器调整超声波探测模块的位置：调整器根据指令作出调整，由于调整器与超声波探测模块连接，通过调整器调整超声波探测模块的位置，进一步达到调整与当前路面信息相匹配的超声波发射角度；

S205、控制模块控制超声波探测模块向路面发射超声波进行探测；

S206、探测结果进行分析处理后，向用户发送：控制模块接收超声波探测模块发送的探测结果，对该探测结果进行分析处理，得到障碍物信息，例如，障碍物的距离、形状等，并将该障碍物信息向用户发送。

参见图2所示，控制模块与GPS模块双向连接，控制模块控制GPS模块的启停，GPS模块采集的信息实时的反馈给控制模块，从而达到向用户发送实时的位置信息。更具体的方案，GPS模块包括导航模块和地图模块，所述导航模块用于根据指令进行导航，所述地图模块用于对用户行程轨迹进行定位。用户可通过人机交互界面直接输入目标地址，也可以通过电子设备实现远程输入目标地址，控制模块根据输入的目标地址启动导航模块进行导航，并将导航结果通过有线或者无线通信的方式传输给用户。当用户开启GPS模块时，其地图模块即开始工作，用于对用户的行程轨迹进行记录，并通过有线或者无线通信的方式将记录的结果传输给终端用户。通过所述设计，一方面可以提供用户进行导航的功能，另一方面还可以对用户的位置进行实时的定位，提高了特殊人群的使用安全性。

本发明的所述多功能模块包括：拍摄模块、调频收音机模块、夜间报警照明模块、方向识别模块、身份识别模块、电子支付模块。其中，拍摄模块用于进行拍照和/或摄像；调频收音机模块用于接收FM/AM无线电波；夜间报警照明模块用于在光线暗淡的情况下进行照明，并警示以使行人避让；方向识别模块，包括指南针，用于指示方向；身份识别模块用于对用户的身份加以识别和认证；电子支付模块用以在线支付。所述拍摄模块、调频收音机模块、夜间报警照明模块、身份识别模块、电子支付模块均与所述控制模块连接，用户通过人机交互模块输入指令至所述控制模块，通过控制模块实现对所述拍摄模块、调频收音机模块、夜间报警照明模块、身份识别模块、电子支付模块的启停控制。特别的，所述电子支付模块与所述身份识别模块连接，用于在启动所述电子支付模块前进行身份识别，提高了在线支付的安全性。

图5示出了本发明的另一个实施例的行走辅助***的结构原理图。于本发明的另一个实施例中，行走辅助***包括：第一控制模块和第二控制模块，第一控制模块与路面探测模块、超声波探测模块、GPS模块、人机交互模块连接，第二控制模块与多功能模块连接。

本发明的控制模块可以为单片机或者CPU等。控制模块与路面探测模块、超声波探测模块、GPS模块、人机交互模块、多功能模块以及终端用户之间通信采用通信模块，所述通信模块可以为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、CDMA模块、3G模块或4G模块。

本发明的行走辅助***包括一本体，路面探测模块、超声波探测模块、GPS模块、人机交互模块、多功能模块分别呈模块化设置于所述本体上。通过模块化设计，各个模块之间不会相互影响，可以便于各自的拆装维护。

本体呈中空的管状结构，本体远离路面的一端设置抓握部，本体靠近路面的一端设置滚动装置，路面探测模块包括设置于所述滚动装置上的光敏传感器或者不间断摄像器。所述超声波探测模块包括超声波发射器，所述超声波发射器设置于所述调整器上固定于所述本体的上部，所述调整器可调节所述超声波发射器与所述本体之间的相对位置。所述GPS模块包括导航模块和地图模块，所述导航模块用于根据指令进行导航，所述地图模块用于对用户行程轨迹进行定位，所述导航模块和所述地图模块设置于所述本体内中部。所述人机交互模块包括键盘部和/或触摸屏，可实现指令的在线输入和/或远程输入。所述控制模块设置于所述本体内部，包括单片机和/或CPU，人机交互模块和控制模块均设置于本体的顶部内。其中，身份识别模块设置于所述人机交互模块上，包括指纹识别器或声音识别器。

于本发明的一个实施例中，本体采用透光材料制成，夜间报警照明模块包括设置于本体内的可间歇性发光的光源、蜂鸣器以及设置本体上的光亮度传感器，光亮度传感器与控制模块连接，控制模块与光源和蜂鸣器连接，当光亮度传感器检测外部环境亮度低于设定标准时，控制模块控制光源间歇性发光，并使蜂鸣器产生蜂鸣以警示。

于本发明的另一个实施例中，本体采用透光材料制成，夜间报警照明模块包括设置于本体内的可间歇性发光的光源、蜂鸣器以及设置本体上的时钟模块，时钟模块与控制模块连接，控制模块与光源和蜂鸣器连接，当时钟模块显示时间超过设定时间时，控制模块控制光源间歇性发光，并使蜂鸣器产生蜂鸣以警示。

于本发明的再一个实施例中，本体的抓握部采用硅胶、热塑性弹性体等手感舒适、耐磨、耐老化、防水的材料制成。

本发明的行走辅助***还包括供电模块，该供电模块为可充电供电模块，例如，可充电的蓄电池等。在本体上设置有充电接口，用于对供电模块进行充电。在本发明的其他实施例中，所述本体上还设置有数据接口，以便于对数据库的信息进行定期更新，以保证其准确性。

于本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种行走辅助***，其特征在于，包括：

路面探测模块，用于采集路面信息；

超声波探测模块，向路面发射超声波以探测路面障碍物及其距离；

调整器，用于安装所述超声波探测模块，并根据实时的路面信息进行调整所述超声波探测模块的位置，以实时调整所述超声波探测模块的超声波发射角度；

GPS模块，供用户对目标地址进行导航和定位；

人机交互模块，供用户输入指令；

通信模块，用以实现与终端的通信连接；

控制模块、多功能模块和电源模块；

所述指令包括第一指令和第二指令；

所述控制模块与所述路面探测模块双向连接，通过所述控制模块控制所述路面探测模块的工作状态，并接收所述路面探测模块采集的路面信息，所述控制模块连接所述通信模块，实现将路面信息发送至终端；

所述控制模块与所述调整器连接，所述控制模块与所述超声波探测模块双向连接，用以控制调整位置后的所述超声波探测模块向路面发射超声波以探测路面障碍物及其距离，并采集探测到的障碍物信息，所述控制模块连接所述通信模块，实现将障碍物信息发送至终端；

所述控制模块与所述人机交互模块连接，通过所述人机交互模块向所述控制模块发送第一指令，所述控制模块与所述GPS模块双向连接，用以根据所述人机交互模块的第一指令进行导航和定位，并采集导航和定位结果，所述控制模块连接所述通信模块，实现将导航和定位结果发送至终端；

其中，所述多功能模块包括：

拍摄模块，用于进行拍照和/或摄像；

调频收音机模块，用于接收FM/AM无线电波；

夜间报警照明模块，用于在光线暗淡的情况下进行照明，并警示以使行人避让；

方向识别模块，包括指南针，用于指示方向；

身份识别模块，用于对用户的身份加以识别和认证；

电子支付模块，用以在线支付；

所述拍摄模块、调频收音机模块、夜间报警照明模块、身份识别模块、电子支付模块均与所述控制模块连接，用户通过所述人机交互模块输入的第二指令至所述控制模块，通过所述控制模块实现对所述拍摄模块、调频收音机模块、夜间报警照明模块、身份识别模块、电子支付模块的启停控制；

所述电子支付模块与所述身份识别模块连接，用于在启动所述电子支付模块前进行身份识别；

所述电源模块与所述控制模块连接，为所述行走辅助***供电，所述电源模块为可充电电源。

2.根据权利要求1所述的一种行走辅助***，其特征在于，所述行走辅助***包括本体，所述本体远离路面的一端设置抓握部，所述本体靠近路面的一端设置滚动装置，所述路面探测模块包括设置于所述滚动装置上的光敏传感器或者不间断摄像器。

3.根据权利要求2所述的一种行走辅助***，其特征在于，所述超声波探测模块包括超声波发射器，所述超声波发射器设置于所述调整器上固定于所述本体上，所述调整器可调节所述超声波发射器与所述本体之间的相对位置。

4.根据权利要求2所述的一种行走辅助***，其特征在于，所述GPS模块包括导航模块和地图模块，所述导航模块用于根据指令进行导航，所述地图模块用于对用户行程轨迹进行定位，所述导航模块和所述地图模块设置于所述本体内。

5.根据权利要求2所述的一种行走辅助***，其特征在于，所述人机交互模块包括键盘部和/或触摸屏，可实现所述指令的在线输入和/或远程输入。

6.根据权利要求2所述的一种行走辅助***，其特征在于，所述控制模块设置于所述本体内部，包括单片机和/或CPU。

7.根据权利要求2所述的一种行走辅助***，其特征在于，所述通信模块设置于所述本体内，包括蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、CDMA模块、3G模块或4G模块。

8.根据权利要求2所述的一种行走辅助***，其特征在于，所述身份识别模块设置于所述人机交互模块上，包括指纹识别器或声音识别器。

9.根据权利要求2所述的一种行走辅助***，其特征在于，所述本体采用透光材料制成，所述夜间报警照明模块包括设置于所述本体内的可间歇性发光的光源、蜂鸣器以及设置所述本体上的光亮度传感器，所述光亮度传感器与所述控制模块连接，所述控制模块与所述光源和所述蜂鸣器连接，当所述光亮度传感器检测外部环境亮度低于设定标准时，所述控制模块控制所述光源间歇性发光，并使所述蜂鸣器产生蜂鸣以警示；或者，

所述本体采用透光材料制成，所述夜间报警照明模块包括设置于所述本体内的可间歇性发光的光源、蜂鸣器以及设置所述本体上的时钟模块，所述时钟模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述光源和蜂鸣器连接，当时所述钟模块显示时间超过设定时间时，所述控制模块控制所述光源间歇性发光，并使所述蜂鸣器产生蜂鸣以警示。

10.一种行走辅助方法，使用如权利要求1至9任一项所述的行走辅助***，其特征在于，

通过对路面信息进行探测，采集该路面信息进行分析，将分析结果通信传输至终端；根据分析结果实时调整超声波发射角度，然后向路面发射超声波探测障碍物，并根据探测结果进行计算障碍物的距离得到障碍物信息，将障碍物信息通信传输至终端；

通过人机交互模块输入第一指令，GPS模块根据该目标地址指令进行导航和定位，将导航和定位结果通信传输至终端；

通过人机交互模块输入第二指令，控制模块根据该功能指令有选择的启动拍摄功能、调频收音机功能、身份识别功能、电子支付功能，其中，在启动电子支付功能前需要进行身份识别；

通过方向识别模块在电源供电不足时进行指示方向。