CN205215666U - 一种多功能电子导盲装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于导盲技术领域，特别涉及一种多功能电子导盲装置。该多功能电子导盲装置，包括拐杖，拐杖由拐杖主体和手柄构成，其特征是：手柄前部设有GSM通信装置和GPS定位导向装置，手柄后部设有触摸医疗检测仪，拐杖主体下部设有超声波测距装置，拐杖主体前部设有PSD探测仪发射接收孔，手柄内部设有语音合成器。本实用新型的有益效果是：遇到障碍物时有声音提示，且距离障碍物越近声音频率越高，电子罗盘可声音提示盲人方向，家人可以随时通过医疗检测、GPS模块及GSM模块获知盲人位置及身体健康状况，便于亲人及时找到盲人，盲人遇到紧急情况时可以按下呼救开关使周围人知道并帮助。

Description

一种多功能电子导盲装置

（一）技术领域

本实用新型属于导盲技术领域，特别涉及一种多功能电子导盲装置。

（二）背景技术

根据国家残联最新统计，截至到今年2月，我国盲人约1700万，除此之外老年弱视人口约2300万。然而，随着我国老龄化速度不断增长，预计到2020年老年人所占比例将达到20%以上，到2050年将达到31%以上；另外，从国家***网上了解到，我国盲人和弱视群体所占比例也在因为各种原因而不断增加，并且关于盲人走失案件、交通事故案件等也在不断增加，比如，路况不好、坑洼不平、前方有障碍物等，普通拐杖无法准确探明；出行时间不好把握；迷路时方向无法确定，亲属不容易寻找等问题。因此，对于盲人和弱视群体，生活中离不开导盲杖或者其他普通导盲器材的帮助。

现国内外，导盲产品主要有电子式导盲器、移动式机器人、盲人导引手杖、穿戴式导盲器。很多导盲器都着眼于如何提高障碍物的探测，却很少着眼于如何让导盲器操作简单，以及智能化。现在市场上盲人所使用的拐杖大多结构简单而功能单一，使用方便但辅助效果不很明显，事实上，盲人朋友使用时会碰到诸多问题，比如路况不好，坑洼不平、前方有悬挂的障碍物，普通的拐杖无法准确的探明，出行时间不好把握,迷路时方向无法定位，亲属不容易寻找等。或者现在采用导盲犬导盲，而培训一名导盲犬难度较大，一般也得花费3-6个月的时间，培训一只娴熟的导盲犬则需要花费两年左右的时间，花费的成本达上万元，而且也有犬的消费开支，还有它有限的生命周期。另据文献记载，以美国发展导盲犬70多年的经验来说，比例上，导盲幼犬，大约50—60%能成功训练成导盲犬，但只有3%有资格成为导盲种犬，我国发展导盲犬市场起步晚，最早是由从日本留学归来的王靖宇教授2004年10月开始培育训练工作。目前公布的针对普通行走不便的智能化拐杖很多，但专门为盲人朋友研究设计的多功能导盲拐杖相对较少，而且实际使用时有很多的缺陷和问题。

现有导盲器材主要存在的问题：

（1）拐杖结构简单、功能单一，不能提高盲人的生活质量。

（2）家人无法知晓盲人的去向和位置，也不能及时了解其基本身体状况，因此往往造成其迷路、走失甚至出现生命危险。

（3）当突遇意外时，盲人不能及时与家人联系。

（4）无法为盲者定位导向，尤其是夜晚出行时，无法安全有效帮助使用者躲避障碍物或使得其他行人主动让避。

（5）当拐杖倒地时，腿脚不便且年迈的盲者无法自行拾起拐杖。

（6）拐杖不可伸缩性，使得坐立不便。

（三）发明内容

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种操作简单、适用范围广的多功能电子导盲装置。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种多功能电子导盲装置，包括拐杖，拐杖由拐杖主体和手柄构成，其特征是：手柄前部设有GSM通信装置和GPS定位导向装置，手柄后部设有触摸医疗检测仪，拐杖主体下部设有超声波测距装置，拐杖主体前部设有PSD探测仪发射接收孔，手柄内部设有语音合成器。

进一步的，拐杖主体上安装有发声寻回器。

进一步的，手柄前端安装有LED日光灯，手柄前部与拐杖主体连接处设有开关，开关与电池盒相连接，电池盒连接有USB接口，电池盒与锂电池相连接。

进一步的，拐杖主体为由若干节构成的伸缩结构，每相邻两节之间设有伸缩节点定位扣。

进一步的，拐杖主体底部安装有四脚支架，四脚支架后部安装有万向轮，拐杖主体前端设有荧光膜。

进一步的，还包括头盔，头盔上部设有上方红外检测装置，头盔左侧设有左侧红外检测装置，头盔右侧设有右侧红外检测装置，头盔前侧设有前侧红外检测装置和反光镜。

进一步的，头盔左右两侧分别安装有耳麦，头盔顶部设有太阳能电池板。

本实用新型的有益效果是：遇到障碍物时有声音提示，且距离障碍物越近声音频率越高，电子罗盘可声音提示盲人方向，家人可以随时通过医疗检测、GPS模块及GSM模块获知盲人位置及身体健康状况，便于亲人及时找到盲人，盲人遇到紧急情况时可以按下呼救开关使周围人知道并帮助。

（四）附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

附图1为本实用新型的拐杖结构示意图；

附图2为本实用新型的头盔结构示意图；

附图3为本实用新型的***控制总框图；

附图4为本实用新型的***控制单元框图；

图中，1拐杖主体，2手柄，3GSM通信装置，4触摸医疗检测仪，5超声波测距装置，6PSD探测仪发射接收孔，7语音合成器，8发声寻回器，9LED日光灯，10开关，11电池盒，12USB接口，13锂电池，14伸缩节点定位扣，15四脚支架，16万向轮，17荧光膜，18头盔，19上方红外检测装置，20左侧红外检测装置，21右侧红外检测装置，22前侧红外检测装置，23反光镜，24耳麦，25太阳能电池板，26GPS定位导向装置。

（五）具体实施方式

附图为本实用新型的一种具体实施例。该实施例包括拐杖，拐杖由拐杖主体1和手柄2构成，手柄2前部设有GSM通信装置3和GPS定位导向装置26，手柄2后部设有触摸医疗检测仪4，拐杖主体1下部设有超声波测距装置5，拐杖主体1前部设有PSD探测仪发射接收孔6，手柄2内部设有语音合成器7。拐杖主体1上安装有发声寻回器8。手柄2前端安装有LED日光灯9，手柄2前部与拐杖主体1连接处设有开关10，开关10与电池盒11相连接，电池盒11连接有USB接口12，电池盒11与锂电池13相连接。拐杖主体1为由若干节构成的伸缩结构，每相邻两节之间设有伸缩节点定位扣14。拐杖主体1底部安装有四脚支架15，四脚支架15后部安装有万向轮16，拐杖主体1前端设有荧光膜17。还包括头盔18，头盔18上部设有上方红外检测装置19，头盔18左侧设有左侧红外检测装置20，头盔18右侧设有右侧红外检测装置21，头盔18前侧设有前侧红外检测装置22和反光镜23。头盔18左右两侧分别安装有耳麦24，头盔18顶部设有太阳能电池板25。

采用本实用新型的一种多功能电子导盲装置，开关10安装于手柄2处与电池盒11相连，控制电源开关与紧急呼救开关，可充电USB接口12与电池盒11相连，触摸式医疗检测仪4安放于手柄2处与使用者手接触，并将检测结果传至单片机，通过GSM发送至家人手机，GSM与GPS采用SIM908集合板，便于将使用者位置信息发送至家人手机，拐杖下方安装超声波测距装置5，并与杖身呈40°角，当盲人手持拐杖时测距装置正好与地面垂直，采用HC-SR04超声波测距模块，当障碍物距离越来越近时，蜂鸣器响动频率越来越快。HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。其基本工作原理为：(1)采用I/O口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号；(2)模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；(3)有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。

在手柄2下方加入了电子罗盘定位模块，模块的功能是通过地磁场来精准的定位并通过语音模块报出东，南，西，北，东北，东南，西北，西南八个方向，方便盲人判断方向。为完整实现本设计综合的多种功能，本设计主控采用IAP15F2K61S2芯片，具有大容量2048字节片内RAM数据存储器；1个时钟/机器周期，增强型8051内核，与STC89C52相比速度快7～12倍IAP15F2K61S2芯片操作简单，价格便宜，并且可以完整的兼容控制本***功能。采用的GPS模块用瑞士u-blox公司的NEO-5Q主芯片，此芯片为多功能独立型GPS模组，以ROM为基础架构成，成本低，体积小，并能确保***在任何可接收到信号的位置都能够有最佳的初始定位性能并进行快速定位，为紧急情况的呼救节省时间。IAP15F2K61S2芯片的P3.0RXD引脚、P3.1TXD引脚分别与GPS的TXD、RXD引脚连接，接好信号线放在信号良好的地方，GPS就会通过串口不断发送数据给主板。采用的GSM用SIM900模块，尺寸小、功耗低。IAP15F2K61S2芯片的P1.0RXD引脚、P1.1TXD引脚分别与GSM的TXD、RXD引脚连接，为接收主芯片发送的指令做准备。可以利用单片机控制打电话、接电话、挂电话、发送短信息、接收短信息，来实现一键呼救功能;还可以利用单片机对接收到的短信息进行解析，并根据短信息内容进行相关操作。即时呼救时可按下呼救开关使周围人知道并帮助。

在拐杖底部采用滚轮设计，滚轮安装在四脚支架15靠近使用者一侧，由于盲人拐杖的特殊使用方法，使用时拐杖向后倾斜滚轮着地，并能随使用者情况而改变方向与速度，使用者停下休息时，直立拐杖四脚支架15着地，拐杖可自行站立，可以支撑身体与再次找到拐杖。拐杖外加一遥控器，使用者可放在钥匙环上随身携带，当拐杖不慎脱手或不易找到时，可按下遥控器开关，拐杖的发声寻回器8发出声音，使用者可根据声音找到拐杖。

头盔18能在盲人前、左、右、上四个方向障碍物的探测，在四个方向加装红外探测器，我们使用全自动感应，当有人进入其感应范围则输入高电平声音提示开始，人离开感应范围则自动延时关闭高电平。输出低电平声音提示关闭，用来提醒使用者注意行人。另外在左右耳处加装多功能耳麦24为盲人增添乐趣。前方加装反光镜23，装置***采用萤光膜17设计，在阴暗环境下提醒行人注意。上方加装太阳能电池板25，可以为电源供电。头戴式部分采用单独电源，使用者可以单独使用拐杖部分或者头戴式部分，但功能有所减少。

拐杖主体1材料为碳纤维材料，外形为两节可伸缩式设计可以调节高度，便于携带、上公交车等。增加直立设计，使用者无需弯身即可拾起并使用拐杖，盲人停下休息时可以让拐杖直立容易放置，底部为四脚支架15，下部放置橡胶垫。

针对地下通道以及一些黑暗环境下的情况，我们在导盲仪上安装了光感元器件，在没有光照或光线微弱的情况下使安装在上面的LED警示灯亮起，下方红色警示灯闪烁，且灯头可以上下摆动调整角度，可以用来提示行人注意，避免意外的发生。

拐杖内置GSM与GPS模块可使家人通过短信方式随时了解盲人的位置，并具有防盗功能，使用时家人向指定号码发送任意内容短信，短时内可通过GSM将GPS内的经纬度发回至家人号码，家人可根据此来确定盲人位置。

采用红外检测和人体感应检测，根据现场环境的复杂情况，我们在头戴式部分加入了一个红外人体感应报警***，红外探测器共有四个分别在盲人的前、左、右、上四个方向，当红外探测器探测到人体的温度信号时，语音模块会发出语音提示提醒行人避免误撞，大大的提高了盲人自身的安全性。且有收音机功能可增加生活乐趣，在头戴式部分内嵌一个收音机，盲人可以用它来听音乐、广播。在头戴式顶部安装太阳能发电板，太阳能发电***可为供电电源充电，环保节能；产品核心***主要依靠IAP15F2K61S2单片机控制***，GPS定位导向***采用的GPS模块用瑞士u-blox公司的NEO-5Q主芯片、光电无障碍测距***、GSM通信技术采用SIM900模块等共同搭建的智能化平台；我们在主控制***软硬件基础上整合了通讯、定位、医疗监测、海拔计算、MP3以及收音机等多种创新实用型科技功能；在外形上加入了LED警示灯，滚轮设计、可站立设计以及夜晚荧光实用性功能。基本能够解决目前导盲器材的缺陷。无论白天还是夜晚，盲者均可自行出行。而且能够随时随地与家人联系，家人能迅速获得盲者各种情况。实用对象广泛，操作简单。

Claims (7)

1.一种多功能电子导盲装置，包括拐杖，拐杖由拐杖主体（1）和手柄（2）构成，其特征是：手柄（2）前部设有GSM通信装置（3）和GPS定位导向装置（26），手柄（2）后部设有触摸医疗检测仪（4），拐杖主体（1）下部设有超声波测距装置（5），拐杖主体（1）前部设有PSD探测仪发射接收孔（6），手柄（2）内部设有语音合成器（7）。

2.根据权利要求1所述的一种多功能电子导盲装置，其特征是：拐杖主体（1）上安装有发声寻回器（8）。

3.根据权利要求1所述的一种多功能电子导盲装置，其特征是：手柄（2）前端安装有LED日光灯（9），手柄（2）前部与拐杖主体（1）连接处设有开关（10），开关（10）与电池盒（11）相连接，电池盒（11）连接有USB接口（12），电池盒（11）与锂电池（13）相连接。

4.根据权利要求1所述的一种多功能电子导盲装置，其特征是：拐杖主体（1）为由若干节构成的伸缩结构，每相邻两节之间设有伸缩节点定位扣（14）。

5.根据权利要求1所述的一种多功能电子导盲装置，其特征是：拐杖主体（1）底部安装有四脚支架（15），四脚支架（15）后部安装有万向轮（16），拐杖主体（1）前端设有荧光膜（17）。

6.根据权利要求1所述的一种多功能电子导盲装置，其特征是：还包括头盔（18），头盔（18）上部设有上方红外检测装置（19），头盔（18）左侧设有左侧红外检测装置（20），头盔（18）右侧设有右侧红外检测装置（21），头盔（18）前侧设有前侧红外检测装置（22）和反光镜（23）。

7.根据权利要求6所述的一种多功能电子导盲装置，其特征是：头盔（18）左右两侧分别安装有耳麦（24），头盔（18）顶部设有太阳能电池板（25）。