CN110327156A - 一种多功能预警、求救导盲棍装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多功能预警、求救导盲棍装置，其水平传感器安装在导盲棍上；红外线传感器安装在导盲棍上；扬声器安装在导盲棍上；语音模块安装在导盲棍上并且其信号输出引脚与扬声器相连接；处理器安装在导盲棍上，处理器上用于信号输入的第一串口通过第一放大电路与水平传感器的信号输出引脚相连接，处理器上用于信号输入的第二串口通过第二放大电路与红外线传感器的信号输出引脚相连接，处理器上用于信号输出的普通IO口与语音模块的信号输入引脚相连接；电源安装在导盲棍上，电源与水平传感器、红外线传感器、语音模块、扬声器以及处理器均相连接；本发明具有够解决判定路面附***坦度并求助以及导盲杖倒伏时能发出求助信号的优点。

Description

一种多功能预警、求救导盲棍装置

技术领域：

本发明属于导盲棍技术领域，特别是涉及一种多功能预警、求救导盲棍装置。

背景技术：

在盲人群体一直都是社会中的弱势群体，他们出行不便。而市面上的导盲产品匮乏，导盲犬的普及率低下，盲人独自出行发生危险时，家人也不能第一时间得到消息。如何保证盲人独自出行的安全性，成为了一大问题。

中国专利文件申请号CN201610966361.0公开了一种智慧导盲杖，其包括导盲杖本体，所述本体内装配有GPS导航***以及语音交互***，所述本体内设置有第一远程通讯端，该导盲杖配备有远程控制终端，所述远程控制终端上设置有中央处理器以及第二远程通讯端，所述远程控制终端远程连接若干具有定位功能的手机，该导盲杖的工作方法包括：1、对导盲杖语音输入目的地，GPS导航***生成导航路线并传送到远程控制终端；2、远程控制终端根据导航路线筛选需要经过的红绿灯；3、远程控制终端接收手机的定位移动信息，判断筛选出的红绿灯的绿灯时间区间；4、当导盲杖移动至红绿灯路口时，远程控制终端向导盲杖发出是否通过的信号。

该智慧导盲杖不能够解决判定路面附***坦度并求助以及导盲杖倒伏时不能发出求助信号。

发明内容：

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种够解决判定路面附***坦度并求助以及导盲杖倒伏时能发出求助信号的导盲棍装置。

为解决上述技术问题，本发明多功能预警、求救导盲棍装置，包括：导盲棍、水平传感器、红外线传感器、扬声器、语音模块、处理器和电源，水平传感器安装在所述导盲棍上并用于测定所述导盲棍的水平度；红外线传感器安装在所述导盲棍上并用于测定所述导盲棍附近的地面平坦度；扬声器安装在所述导盲棍上并用于播放求助语音；语音模块安装在所述导盲棍上并且其信号输出引脚与扬声器相连接；处理器安装在所述导盲棍上并具有模数转换电路以及收发信号功能，其中，所述处理器上用于信号输入的第一串口通过第一放大电路与所述水平传感器的信号输出引脚相连接，所述处理器上用于信号输入的第二串口通过第二放大电路与所述红外线传感器的信号输出引脚相连接，所述处理器的第一串口和第二串口上接入的放大信号转至所述处理器内的模数转换电路中，所述处理器上用于信号输出的普通IO口与所述语音模块的信号输入引脚相连接；电源安装在所述导盲棍上，所述电源与所述水平传感器、所述红外线传感器、所述语音模块、所述扬声器以及所述处理器均相连接。

红外线传感器器将测定的导盲棍附近地面平坦度信息以模拟量信号的形式输出至第二放大电路，第二放大电路将模拟量信号放大后传送给处理器，处理器通过模数转换电路将放大的模拟量信号转换为数字量信号后进行处理，若处理器收到的信息是地面不平坦，则处理器输出信号至语音模块，而语音模块控制扬声器播放求助语音。水平传感器将测定的导盲棍偏差角度信息同样以模拟量信号的形式输出至第一放大电路，第一放大电路将模拟量信号放大后传送给处理器，处理器通过模数转换电路将放大的模拟量信号转换为数字量信号后进行处理，若盲人跌倒，处理器收到的信息是偏差角度过大，则处理器输出信号至语音模块，而语音模块控制扬声器播放求助语音，电源给水平传感器、红外线传感器、语音模块、扬声器以及处理器供电，由此，达到了判定路面附***坦度并求助以及导盲棍倒伏时能够发出求助信号的目的。

作为本发明的进一步改进，所述多功能预警、求救导盲棍装置还包括液位传感器，所述液位传感器安装在所述导盲棍的末端位置并用于测定路面水坑，所述处理器上用于信号输入的第三串口通过第三放大电路与所述液位传感器的信号输出引脚相连接，所述处理器的第三串口上接入的放大信号接入所述处理器的模数转换电路中，所述液位传感器也与所述电源相连接，液位传感器将测定的路面水况信息同样以模拟量信号的形式输出至第三放大电路，第三放大电路将模拟量信号放大后传送给处理器，处理器通过模数转换电路将放大的模拟量信号转换为数字量信号后进行处理，若处理器收到的信息是路面出现水坑，则处理器输出信号至语音模块，而语音模块控制扬声器播放求助声音。

作为本发明的进一步改进，所述多功能预警、求救导盲棍装置还包括振动器，所述振动器安装在所述导盲棍上，所述振动器通过第一MOS管与所述处理器的信号输出引脚相连接，处理器控制振动器振动，进一步地提示盲人注意。

作为本发明的进一步改进，所述多功能预警、求救导盲棍装置还包括警示灯，所述警示灯安装在所述导盲杖上用于向外界发出警示信号，所述警示灯通过第二MOS管与所述处理器的信号输出引脚相连接，处理器通过控制警示灯亮以向周围的人求助。

作为本发明的进一步改进，所述多功能预警、求救导盲棍装置还包括GPRS模块，所述GPRS模块安装在所述导盲杖上，所述GPRS模块的信号输入引脚与所述处理器的信号输出引脚相连接，所述GPRS模块也与所述电源相连接，当盲人因跌倒致使导盲棍的偏差角度发生较大偏差，处理器接收到水平传感器传送过来的信号时，处理器通过GPRS模块向预定手机发送求救信息。

该具有导盲杖的多功能预警、求救导盲棍装置还包括GPS模块，所述GPS模块安装在所述导盲杖上，所述GPS模块的信号输出引脚与所述处理器上用于信号输入的第五串口相连接，所述GPS模块也与所述电源相连接，当盲人因跌倒致使导盲棍的偏差角度发生较大偏差，处理器接收到水平传感器传送过来的信号时，GPS模块向处理器输送实时位置信息。

作为本发明的进一步改进，所述多功能预警、求救导盲棍装置中所述导盲棍具有多个安装槽，所述处理器、所述电源、所述水平传感器、所述红外线传感器、所述语音模块以及所述扬声器均各自安装在所述多个安装槽内。

作为本发明的进一步改进，所述红外线传感器安装在所述导盲棍的中部偏下位置，由于盲人手握的导盲棍大多情况下并不是与地面处于竖直状态，而是具有一定的倾斜角，这会对红外线传感器的检测地面平坦度精度有一定的影响，若将红外线传感器在导盲棍上的安装位置处于过高或过低，将会进一步地扩大此检测结果的误差。

作为本发明的进一步改进，所述水平传感器竖直安装在所述导盲棍的中部，水平传感器安装在此位置可以更接近使用者的实际身体倾斜度，更加测量的准确度更高。

作为本发明的进一步改进，所述处理器为单片机，收发信号便捷。

与现有技术相比，本发明的有益效果：该多功能预警、求救导盲棍装置能够解决判定路面附***坦度并预警以及盲人随导盲杖跌倒时能发出求救信号。

附图说明：

附图用来提供对本发明进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中除导盲棍外的其余组成构件的连接示意图；

附图标记：1、单片机；2、电池；3、水平传感器；4、红外线传感器；5、语音模块；6、扬声器；7、液位传感器；8、振动器；9、警示灯；10、GPRS模块；11、GPS模块；12、第一放大电路；13、第二放大电路；14、第三放大电路；15、导盲棍；151、安装槽；16、第一MOS管；17、第二MOS管。

具体实施方式：

如图1—2示出了本发明多功能预警、求救导盲棍装置的实施方式。

如图1所示，整个多功能预警、求救导盲棍装置包括型号为STM32F103的单片机1、电池2、型号为CK012的水平传感器3、型号为GP2Y0A2YK0F的红外线传感器4、型号为YS-M3A4的语音模块5、扬声器6、型号为MJ-0840P的液位传感器7，型号为CY1027-00-10的振动器8、警示灯9、型号为SIM800C的GPRS模块10、型号为ATGM332D-5N-3X的GPS模块11和型号同为LM358的第一放大电路12、第二放大电路13和第三放大电路14以及导盲棍15。

其中，该水平传感器3用于测定导盲棍15的水平度，红外线传感器4用于测定导盲棍15附近的地面平坦度，液位传感器7用于测定路面水坑。

导盲棍15上沿着棍身方向开具有多个安装槽151，单片机1、电池2、水平传感器3、红外线传感器4、语音模块5、扬声器6均各自安装在该多个安装槽151内，使得这些组成构件均安装在导盲棍15上，当然液位传感器7、振动器8、警示灯9、GPRS模块10和GPS模块11也可以采取这种方式安装在导盲棍15上，而所有组成构件在安装槽151内的安装牢固度应该保持不随导盲棍15的移动或碰撞而发生位置变化，处于一个稳定的状态，具体安装方式可以采用粘贴、卡接或者其他的固定方式，使得该多功能预警、求救导盲棍装置整体结构更加简单、实用且安装便捷。

如图2所示，单片机1上用于信号输入的第一串口通过第一放大电路12与水平传感器3的信号输出引脚相连接，单片机1上用于信号输入的第二串口通过第二放大电路13与红外线传感器4的信号输出引脚相连接，单片机1的第一串口和第二串口上接入的放大信号转至单片机1内的模数转换电路中，单片机1上用于信号输出的普通IO口与语音模块5的信号输入引脚相连接。

在工作时，红外线传感器4器将测定的导盲棍15附近地面平坦度信息以模拟量信号的形式输出至第二放大电路13，第二放大电路13将模拟量信号放大后传送给单片机1，单片机1通过模数转换电路将放大的模拟量信号转换为数字量信号后进行处理，若此时盲人拄着导盲棍15路过不平坦地面，则单片机1收到的信息是地面不平坦，则单片机1输出信号至语音模块5，而语音模块5控制扬声器6播放“前方路面不平，请小心行走，请周围的人协助我通过”这类的求助语音，以向周围人求助。

同样的水平传感器3将测定的导盲棍15偏差角度信息同样以模拟量信号的形式输出至第一放大电路12，第一放大电路12将模拟量信号放大后传送给单片机1，单片机1通过模数转换电路将放大的模拟量信号转换为数字量信号后进行处理，若此时导盲棍15随盲人一起跌倒或者导盲棍15从手中脱落以致处于倒伏状态，则单片机1收到的信息是偏差角度过大，则单片机1输出信号至语音模块5，而语音模块5控制扬声器6播放“附近的人请注意，我遇到麻烦，请协助我”这类的求助语音，以向周围人求助。由此，达到了判定路面附***坦度并预警以及盲人随导盲棍15跌倒时能够发出求救信号的目的。

在这过程中，路面不平坦和导盲棍15出现倒伏的问题构成盲人拄着导盲棍15行走的障碍。

为了在盲人路过地面有水坑的路况时能够更加顺利解决，将该单片机1上用于信号输入的第三串口通过第三放大电路14与液位传感器7的信号输出引脚相连接，单片机1的第三串口上接入的放大信号接入单片机1的模数转换电路中，其中，液位传感器7将测定的水坑的路况信息同样以模拟量信号的形式输出至放大电路，放大电路将模拟量信号放大后传送给单片机1，单片机1通过模数转换电路将放大的模拟量信号转换为数字量信号后进行处理，这样当盲人路过有水坑的路况时，则单片机1收到的信息是路面出现水坑，则单片机1输出信号至语音模块5，而语音模块5控制扬声器6播放“前方路面湿滑，请小心行走，请周围的人协助我通过”这类的求助语音，以向周围人求助。

为了让盲人在拄着导盲棍15行走的过程中能够更有效地感受障碍存在，将该振动器8通过第一MOS管16与单片机1的信号输出引脚相连接，单片机1控制振动器8振动，进一步地提示盲人注意。

为了让盲人在遭遇障碍时能够更有效地提醒并向周围的行人求助，将该警示灯9通过第二MOS管17与单片机1的信号输出引脚相连接，使得单片机1通过控制警示灯9亮以发出求助信号。

在水平传感器3检测到导盲棍15处于倒伏状态长达一分钟时间段或其他某个时间段时，这里依靠单片机1内的定时器计时，为了更加有效地救助盲人，将该GPRS模块10的信号输入引脚与单片机1的信号输出引脚相连接，单片机1通过GPRS模块10向预定手机发送求助信息，而该预定手机可以家人或朋友的手机，预定手机处的人收到信息后能够及时救助盲人，该情况适用于预定手机处的清楚了解盲人行走轨迹，因为缺乏定位信息。

在出现上述情况即在水平传感器3检测到导盲棍15处于倒伏状态有一时间段后，同样为了更加有效地救助盲人，采用另一种求助方式即将GPS模块11的信号输出引脚与单片机1上用于信号输入的第五串口相连接，单片机1向预定手机发送实时位置，预定手机处的人收到实时位置信息后能够及时救助盲人，该求助方式若配合采用GPRS模块10的上种方式求助效果更佳，这样不仅了解到盲人的实时位置信息，也了解到盲人到底出现什么情况。

上述中提到的红外线传感器4、液位传感器7、水平传感器3、语音模块5、GPS模块11、GPRS模块10、单片机1和扬声器6均与电池2相连接，由电池2对各自进行供电。

为了实现各个安装槽151内组成构件间的连接可以在导盲棍15上预留导线槽。

如图1所示，由于盲人手握的导盲棍15大多情况下并不是与地面处于竖直状态，而是具有一定的倾斜角，这会对红外线传感器4的检测地面平坦度精度有一定的影响，若将红外线传感器4在导盲棍15上的安装位置处于过高或过低，将会进一步地扩大此检测结果的误差，因此红外线传感器4安装在导盲棍15的中部偏下位置较好。

为了让水平传感器3测量的准确度更高，需要将水平传感器3安装在更接近盲人的实际身体倾斜度位置，因此将水平传感器3竖直安装在导盲棍15的中部。

需要说明的是，本型多功能预警、求救导盲棍装置中提到的型号为STM32F103的单片机1也可以是其他类型的单片机1，甚至可以是具有模数转换电路以及收发信号功能的处理器，电池2也可以是其他的适用装置的电源，型号为CK012的水平传感器3也可以是其他类型且适用本多功能预警、求救导盲棍装置的水平传感器3，型号为GP2Y0A2YK0F的红外线传感器4也可以是其他类型且适用本多功能预警、求救导盲棍装置的红外线传感器4，型号为YS-M3A4的语音模块5也可以是其他类型且适用本多功能预警、求救导盲棍装置的语音模块5，型号为MJ-0840P的液位传感器7也可以是其他类型且适用本多功能预警、求救导盲棍装置的液位传感器7，型号为CY1027-00-10的振动器8也可以是其他类型且适用本多功能预警、求救导盲棍装置的振动器8，型号为SIM800C的GPRS模块10也可以是其他类型且适用本多功能预警、求救导盲棍装置的GPRS模块10，型号为ATGM332D-5N-3X的GPS模块11也可以是其他类型且适用本多功能预警、求救导盲棍装置的GPS模块11，型号同为LM358的第一放大电路12、第二放大电路13和第三放大电路14也可以是其他类型且适用本多功能预警、求救导盲棍装置的放大电路。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (10)

1.一种多功能预警、求救导盲棍装置，其特征在于，包括：

导盲棍；

水平传感器，安装在所述导盲棍上并用于测定所述导盲棍的水平度；

红外线传感器，安装在所述导盲棍上并用于测定所述导盲棍附近的地面平坦度；

扬声器，安装在所述导盲棍上并用于播放求助语音；

语音模块，安装在所述导盲棍上并且其信号输出引脚与扬声器相连接；

处理器，安装在所述导盲棍上并具有模数转换电路以及收发信号功能，其中，所述处理器上用于信号输入的第一串口通过第一放大电路与所述水平传感器的信号输出引脚相连接，所述处理器上用于信号输入的第二串口通过第二放大电路与所述红外线传感器的信号输出引脚相连接，所述处理器的第一串口和第二串口上接入的放大信号转至所述处理器内的模数转换电路中，所述处理器上用于信号输出的普通IO口与所述语音模块的信号输入引脚相连接；

电源，安装在所述导盲棍上，所述电源与所述水平传感器、所述红外线传感器、所述语音模块、所述扬声器以及所述处理器均相连接。

2.根据权利要求1所述的多功能预警、求救导盲棍装置，其特征在于：所述多功能预警、求救导盲棍装置还包括液位传感器，所述液位传感器安装在所述导盲棍的末端位置并用于测定路面水坑，所述处理器上用于信号输入的第三串口通过第三放大电路与所述液位传感器的信号输出引脚相连接，所述处理器的第三串口上接入的放大信号接入所述处理器的模数转换电路中，所述液位传感器也与所述电源相连接。

3.根据权利要求1所述的多功能预警、求救导盲棍装置，其特征在于：所述多功能预警、求救导盲棍装置还包括振动器，所述振动器安装在所述导盲棍上，所述振动器通过第一MOS管与所述处理器的信号输出引脚相连接。

4.根据权利要求1所述的多功能预警、求救导盲棍装置，其特征在于：所述多功能预警、求救导盲棍装置还包括警示灯，所述警示灯安装在所述导盲杖上用于向外界发出警示信号，所述警示灯通过第二MOS管与所述处理器的信号输出引脚相连接。

5.根据权利要求1所述的多功能预警、求救导盲棍装置，其特征在于：所述多功能预警、求救导盲棍装置还包括GPRS模块，所述GPRS模块安装在所述导盲杖上，所述GPRS模块的信号输入引脚与所述处理器的信号输出引脚相连接，所述GPRS模块也与所述电源相连接。

6.根据权利要求1或5所述的多功能预警、求救导盲棍装置，其特征在于：所述多功能预警、求救导盲棍装置还包括GPS模块，所述GPS模块安装在所述导盲杖上，所述GPS模块的信号输出引脚与所述处理器上用于信号输入的第五串口相连接，所述GPS模块也与所述电源相连接。

7.根据权利要求1所述的多功能预警、求救导盲棍装置，其特征在于：所述导盲棍具有多个安装槽，所述处理器、所述电源、所述水平传感器、所述红外线传感器、所述语音模块以及所述扬声器均各自安装在所述多个安装槽内。

8.根据权利要求1所述的多功能预警、求救导盲棍装置，其特征在于：所述红外线传感器安装在所述导盲棍的中部偏下位置。

9.根据权利要求1所述的多功能预警、求救导盲棍装置，其特征在于：所述水平传感器竖直安装在所述导盲棍的中部。

10.根据权利要求1所述的多功能预警、求救导盲棍装置，其特征在于：所述处理器为单片机。