DE102010046291A1 - Guideline assistance device for visually impaired humans, has sensor arrangement having sensors to sense visible light, infrared or UV radiation, ultrasonic waves and presence of metallic objects - Google Patents

Guideline assistance device for visually impaired humans, has sensor arrangement having sensors to sense visible light, infrared or UV radiation, ultrasonic waves and presence of metallic objects Download PDF

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Abstract

The device (1) has housing (2) for accommodating a holder (3) and a sensor arrangement having sensors (4,8,9) for the determination of environment data. The light sensor (4) acquires visible light, infrared or UV radiation. The sound sensor (8) acquires sound waves such as ultrasonic waves. The metal sensor (9) determines the presence of metallic objects. An information processing unit produces the environment information based on environment data. An output unit outputs environment information to a user. An independent claim is included for method for operating of guideline assistance device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Orientierungshilfevorrichtung für sehbehinderte Menschen sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Orientierungshilfevorrichtung.The invention relates to an orientation aid device for visually impaired people and to a method for operating such an orientation aid device.

Die DE 20 2004 002 075 U1 offenbart einen Blindenstab mit einem Handgriffteil und einem Sensorende. Das Sensorende weist einen berührungslos arbeitenden Kollisionssensor auf, der als Ultraschallsensor, optischer Sensor oder Infrarotsensor ausgebildet ist. Es können auch mehrere gleichartige Sensoren vorgesehen sein.The DE 20 2004 002 075 U1 discloses a blind bar with a handle portion and a sensor end. The sensor end has a non-contact collision sensor, which is designed as an ultrasonic sensor, optical sensor or infrared sensor. It can also be provided several similar sensors.

Vorrichtungen der genannten Art eignen sich insbesondere dafür, den konventionellen Blindenstock zu ersetzen. Dabei können derartige Vorrichtungen einer sehbehinderten Person helfen, das Vorhandensein von Gegenständen in der Umgebung zu erfassen und allenfalls dabei eine Entfernung von den Gegenständen zu ermitteln.Devices of the type mentioned are particularly suitable for replacing the conventional cane. In this case, such devices can help a visually impaired person to detect the presence of objects in the environment and, if necessary, to determine a distance from the objects.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, derartige Vorrichtungen zu verbessern, um insbesondere auch den Informationsgehalt, der durch solche Vorrichtungen an den Nutzer übermittelt werden kann, zu erhöhen. Optimal, auch wenn nicht zwangsläufig mit Mitteln der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wäre eine Vorrichtung oder ein Verfahren, bei dem dem Nutzer möglichst umfassende Informationen über die Umgebung durch nicht-visuelle Mittel zur Verfügung gestellt werden könnte.Based on this, it is an object of the present invention to improve such devices, in particular to increase the information content that can be transmitted by such devices to the user. Optimal, although not necessarily to be achieved by means of the present invention, would be a device or a method in which the user could be provided as comprehensive information about the environment by non-visual means available.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch eine Orientierungshilfevorrichtung für sehbehinderte Menschen, insbesondere blinde Menschen, umfassend ein Gehäuse zur Aufnahme oder zum Tragen von Komponenten der Orientierungshilfevorrichtung, einen Griff, eine Sensoranordnung mit einer Anzahl von Sensoren zur Ermittlung von Umgebungsdaten, eine Informationsverarbeitungseinheit zur Erzeugung von Umgebungsinformationen basierend auf den ermittelten Umgebungsdaten, eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe, insbesondere zur nicht visuellen Ausgabe, von Umgebungsinformationen an einen Nutzer. Die erfindungsgemäße Orientierungshilfevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung zumindest zwei, vorzugsweise drei oder mehr unterschiedliche Sensoren umfasst, wobei die Sensoren ausgewählt aus folgender Gruppe sind:

  • – ein Lichtsensor zur Erfassung von sichtbarem Licht, Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung;
  • – ein Schallsensor zur Erfassung von Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen;
  • – einen Metalldetektor zur Ermittlung der Anwesenheit von metallischen Gegenständen.
The object underlying the invention is achieved by an orientation aid for visually impaired people, in particular blind people, comprising a housing for receiving or supporting components of the orientation aid, a handle, a sensor arrangement with a number of sensors for determining environmental data, an information processing unit for Generation of environment information based on the determined environment data, an output unit for output, in particular for the non-visual output, of environmental information to a user. The orientation aid device according to the invention is characterized in that the sensor arrangement comprises at least two, preferably three or more different sensors, the sensors being selected from the following group:
  • A light sensor for detecting visible light, infrared or ultraviolet radiation;
  • A sound sensor for detecting sound waves, in particular ultrasonic waves;
  • - A metal detector for detecting the presence of metallic objects.

Sensoren werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung als zueinander unterschiedlich angesehen, wenn sich diese grundsätzlich in der Art der zu erfassenden physikalischen oder chemischen Eigenschaften, Effekte oder stoffliche Beschaffenheiten in der Umgebung voneinander unterscheiden. Unterschiedliche Sensoren können dabei baulich zu einer Sensoreinheit zusammengefasst sein. Ein Sensor kann grundsätzlich auch integral mit einer Sendeeinrichtung verbunden sein. So kann ein Ultraschallsensor auch einen Sender für Ultraschallwellen aufweisen, wobei der eigentliche Sensor dann die selbst ausgestrahlten und von einem Gegenstand reflektierten Ultraschallwellen wieder aufnehmen wird. Umgebungsdaten sind dabei von Sensoren erfassbare physikalische oder chemische Eigenschaften, Effekte oder stoffliche Beschaffenheiten, die von einem Nutzer nicht erfassbar sein können. Umgebungsinformationen enthalten für einen Nutzer verständliche Angaben über die Umgebung und können einer sehbehinderten Person bei der Orientierung unmittelbar dienlich sein. Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Sensoren sind insbesondere solche, die aufgrund der Grobkörnigkeit der erzeugten Umgebungsdaten nicht zur Erzeugung von bildlichen Darstellungen geeignet sind.Sensors are considered to be different from each other in the context of the present invention, if they differ fundamentally from each other in the nature of the physical or chemical properties, effects or material properties to be detected in the environment. Different sensors can be structurally combined to form a sensor unit. In principle, a sensor can also be integrally connected to a transmitting device. Thus, an ultrasonic sensor can also have a transmitter for ultrasonic waves, wherein the actual sensor will then resume the self-emitted and reflected by an object ultrasonic waves. Ambient data are physical or chemical properties that can be detected by sensors, effects or material properties that can not be detected by a user. Environmental information provides understandable information about the environment to a user and may be of direct assistance to a visually impaired person in orientation. The sensors used in the invention are in particular those which are not suitable for the production of pictorial representations due to the coarseness of the generated environmental data.

Grundsätzlich kann das Gehäuse stabförmig ausgebildet sein und damit einem Blindenstock nachgeahmt sein. Es sind aber auch andere Formen des Gehäuses denkbar. Der Griff ist dabei vorzugsweise derart gestaltet, dass das Gehäuse von einem Nutzer in einer definierten Ausrichtung gehalten werden kann.Basically, the housing may be rod-shaped and thus be imitated a blind stick. But there are also other forms of housing conceivable. The handle is preferably designed such that the housing can be held by a user in a defined orientation.

Durch das Vorsehen von mehreren unterschiedlichen Sensoren können Umgebungsdaten unterschiedlicher Art zur Erzeugung der Umgebungsinformationen herangezogen werden. So lassen sich umfassende Umgebungsinformationen erzeugen, die über Angaben über die pure Anwesenheit oder haptische Eigenschaften von Gegenständen hinausgehen. So kann es insbesondere ermöglicht sein, Informationen über die Art der Gegenstände zu ermitteln, nämlich insbesondere die Materialeigenschaften und/oder Oberflächeneigenschaften. So weist beispielsweise Glas bezüglich Ultraschallwellen ein ähnliches Reflexionsverhalten wie metallische Oberflächen auf; Licht wird jedoch von Glas deutlich schlechter reflektiert als von metallischen Oberflächen. Durch das Vorsehen von einem Metalldetektor können aber auch metallische Gegenstände ermittelt werden, deren Oberfläche jedoch nicht-metallisch ist. Insgesamt können durch das Vorsehen von unterschiedlichen Sensoren Rückschlüsse auf die Art der Gegenstände ermöglicht werden. Die Lage des Gegenstandes, insbesondere die relative Lage des Gegenstands zum zur Orientierungshilfevorrichtung, kann bereits durch einzelne Schallsensoren oder Lichtsensoren allein ermittelt werden.By providing a plurality of different sensors, environmental data of different types can be used to generate the environmental information. This allows you to create comprehensive environmental information that goes beyond information about the pure presence or haptic properties of objects. In particular, it may be possible to ascertain information about the type of objects, namely in particular the material properties and / or surface properties. For example, glass has similar reflectivity to ultrasonic waves as metallic surfaces; However, light is much less reflected by glass than by metallic surfaces. By providing a metal detector but also metallic objects can be determined, but the surface is non-metallic. Overall, conclusions about the type of objects can be made possible by the provision of different sensors. The position of the object, in particular the relative position of the object relative to the orientation aid device, can already be determined by individual sound sensors or light sensors alone.

Alternativ oder in Kombination mit zumindest einem Sensor oder zwei Sensoren der zuvor beschriebenen Vorrichtung kann die Sensoranordnung eine Bildaufnahmeeinheit aufweisen, die insbesondere eine photographische Abbildung eines Teils der Umgebung erzeugen kann. Dies kann eine Fotokamera und/oder eine Filmkamera sein. Aufgenommene Bilder können können mit hinterlegten Bildern verglichen werden, um so Umgebungsinformationen über Lage und Art des Standorts oder von Gegenständen in der Umgebung zu erzeugen. Alternatively or in combination with at least one sensor or two sensors of the device described above, the sensor arrangement can have an image recording unit, which in particular can produce a photographic image of part of the environment. This may be a still camera and / or a movie camera. Captured images can be compared to stored images to create environmental information about the location and type of the site or surrounding objects.

Vorzugsweise sind an einem dem Griff abgewandten Ende des Gehäuses ein frontseitiger Schallsensor und/oder ein Lichtsensor und/oder ein Metalldetektor angebracht. Durch die frontseitige Anordnung von vorzugsweise zwei oder mehreren unterschiedlichen Sensoren kann nicht nur die Lage, sondern auch die Art von Gegenständen erfasst werden, die in Bewegungsrichtung vor dem Nutzer befindlich sind. Im Wesentlichen können frontseitige Sensoren die Stockspitze des herkömmlichen Blindenstocks ersetzen.Preferably, a front-side sound sensor and / or a light sensor and / or a metal detector are attached to an end of the housing facing away from the handle. The frontal arrangement of preferably two or more different sensors not only the position, but also the type of objects are detected, which are located in the direction of movement in front of the user. In essence, front sensors can replace the stick tip of the conventional blind stick.

Vorzugsweise ist ein oberer Sensor, insbesondere ein Schallsensor und/oder ein Lichtsensor, winklig zu einem der frontseitigen Sensoren angebracht. Der obere Sensor weist dabei vorzugsweise ein zum frontseitigen Sensor um in etwa 45° nach oben verschwenktes Sensorfeld auf. Die Verschwenkung ist dabei insbesondere um eine Achse, die quer zu einer Laufrichtung des Nutzers liegt. Der obere Sensor ist vorzugsweise gleichartig zu zumindest einem der frontseitigen Sensoren. Durch den oberen Sensor können Gegenstände erfasst werden, die sich zwar in Laufrichtung des Nutzers befinden, von einem etwas nach unten gerichteten frontseitigen Sensor aber nicht erkannt werden. Insbesondere betrifft dies solche Gegenstände, die nicht bis zum Boden reichen. Durch das Vorsehen des oberen Sensors können somit die Umgebungsinformationen wesentlich ergänzt werden.Preferably, an upper sensor, in particular a sound sensor and / or a light sensor, is mounted at an angle to one of the front sensors. In this case, the upper sensor preferably has a sensor field which is swiveled upwards by about 45 ° relative to the front-side sensor. The pivoting is in particular about an axis which is transverse to a running direction of the user. The upper sensor is preferably similar to at least one of the front-side sensors. By the upper sensor objects can be detected, which are in the running direction of the user, but are not recognized by a slightly down front sensor. In particular, this relates to such items that do not reach the ground. By providing the upper sensor, the environmental information can thus be substantially supplemented.

Vorzugsweise weist die Orientierungshilfevorrichtung seitliche Sensoren, nämlich zumindest einen linken Sensor an der linken Seite und einen rechten Sensor an der rechten Seite auf. Der linke Sensor ist dabei vorzugsweise zur Erfassung von Gegenständen auf der linken Seite des Nutzers vorgesehen, während der rechte Sensor vorzugsweise zur Erfassung von Gegenständen auf der rechten Seite des Nutzers vorgesehen ist. Die linken und die rechten Sensoren weisen dabei vorzugsweise einen fächerartigen Erkennungsbereich auf, der sich in etwa +/–45° von exakt rechts bzw. links erstreckt.The orientation aid device preferably has lateral sensors, namely at least one left sensor on the left side and one right sensor on the right side. The left sensor is preferably provided for detecting objects on the left side of the user, while the right sensor is preferably provided for detecting objects on the right side of the user. The left and the right sensors preferably have a fan-like detection area, which extends at approximately +/- 45 ° from the exact right or left.

Vorzugsweise ist die Informationsverarbeitungseinheit derart ausgebildet, um sprachliche Umgebungsinformationen zu erzeugen, die durch die Ausgabeeinheit akustisch ausgegeben werden kann. Durch die akustische sprachliche Ausgabe von Umgebungsinformationen kann dem Nutzer weitgehende Informationen über die Umgebung übermittelt werden, die sehr detailgenau sein kann und vom Nutzer leicht verstanden werden kann. Hierzu sind spezifische Algorithmen vorgesehen, die zur Verarbeitung der Umgebungsdaten in die Umgebungsinformationen herangezogen werden.Preferably, the information processing unit is configured to generate linguistic environment information that can be acoustically output by the output unit. Through the acoustic linguistic output of environmental information, the user can be provided with extensive information about the environment, which can be very detailed and easily understood by the user. For this purpose, specific algorithms are provided, which are used for processing the environmental data in the environmental information.

Vorzugsweise ist die Informationsverarbeitungseinheit derart ausgebildet, dass diese Umgebungsinformationen erzeugen kann, die Angaben über sowohl der Art und auch der Lage von Gegenständen in der Umgebung umfasst. Auf beschriebene Vorteile wird verwiesen.Preferably, the information processing unit is adapted to generate environmental information including information about both the nature and location of objects in the environment. Reference is made to described advantages.

Vorzugsweise weist die Orientierungshilfevorrichtung einen Beschleunigungssensor auf, der zum Ermitteln von Beschleunigungsdaten vorgesehen ist. Unter einem Beschleunigungssensor wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung verstanden, die eine Beschleunigung in einer oder mehrere Richtungen messen kann. Dabei wird vorzugsweise eine auf eine Testmasse wirkende Trägheitskraft bestimmt, sodass ermittelt werden kann, ob eine Geschwindigkeitszunahme oder -abnahme stattfindet. Der Beschleunigungssensor kann mehrere Teilsensoren umfassen, die jeweils Beschleunigungen in unterschiedlichen Richtungen oder um unterschiedliche Achsen aufnehmen können. Mit einem Beschleunigungssensor können daher insbesondere räumliche Bewegungsmuster erstellt werden. Vorzugsweise kann der Beschleunigungssensor dabei Beschleunigungen des Gehäuses aufnehmen, die durch ein manuelles Führen des Gehäuses durch einen Nutzer erzeugt werden. Die Beschleunigungsdaten können zur Ermittlung von temporären räumlichen Ausrichtungen der Orientierungshilfevorrichtung herangezogen werden. Diese räumlichen Daten können dann in Korrelation mit temporären Umgebungsdaten der Sensoren gebracht werden. Durch diese Korrelation sind zusätzlich zu Abstandswerten auch verbesserte Rückschlüsse auf räumliche Anordnungen oder Ausgestaltungen von Gegenständen in der Umgebung möglich. Ferner kann eine Uhr zur Ermittlung der Uhrzeit vorgesehen sein. Umgebungsdaten können dadurch in Zusammenhang mit der Uhrzeit gesetzt werden. Ferner können Umgebungsdaten in Abhängigkeit der Uhrzeit verarbeitet werden. Dabei können beispielsweise die bei Tag und Nacht unterschiedlichen Lichtverhältnisse bei der Erzeugung der Umgebungsinformation berücksichtigt werden.The orientation aid device preferably has an acceleration sensor which is provided for determining acceleration data. In the context of the present invention, an acceleration sensor is understood to mean a device which can measure acceleration in one or more directions. In this case, an inertial force acting on a test mass is preferably determined, so that it can be determined whether an increase or decrease in speed takes place. The acceleration sensor may include a plurality of sub-sensors, each of which may receive accelerations in different directions or about different axes. Spatial motion patterns can therefore be created with an acceleration sensor. Preferably, the acceleration sensor can absorb accelerations of the housing, which are generated by a manual guiding of the housing by a user. The acceleration data can be used to determine temporary spatial orientations of the orientation aid device. These spatial data can then be correlated with temporary environmental data from the sensors. By means of this correlation, in addition to distance values, it is also possible to obtain improved conclusions about spatial arrangements or configurations of objects in the environment. Furthermore, a clock can be provided for determining the time. Environment data can be set in connection with the time. Furthermore, environmental data can be processed depending on the time. In this case, for example, the daytime and night different lighting conditions can be considered in the generation of the environmental information.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Orientierungshilfevorrichtung für sehbehinderte Menschen, wobei die Orientierungshilfevorrichtung umfasst: ein Gehäuse zur Aufnahme oder zum Tragen von Komponenten der Orientierungshilfevorrichtung und einen Griff. Das Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf: Ermitteln von Umgebungsdaten mittels einer Anzahl von Sensoren oder einer Bildaufnahmeeinheit, Erzeugen von Umgebungsinformation basierend auf den Umgebungsdaten, Ausgeben der Umgebungsinformationen an einen Nutzer. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsdaten zu Umgebungsinformationen verarbeitet werden, die Angaben über Art und Lage von Gegenständen in der Umgebung umfassen.The invention further relates to a method for operating an orientation aid device for visually impaired people, wherein the orientation aid device comprises: a housing for receiving or supporting components of the orientation aid device and a handle. The procedure comprises the following method steps: determining environment data by means of a number of sensors or an image acquisition unit, generating environment information based on the environment data, outputting the environment information to a user. The method according to the invention is characterized in that the environmental data are processed into environmental information that includes information about the nature and position of objects in the environment.

Vorzugsweise wird zur Ermittlung der Art des Gegenstandes in der Umgebung Umgebungsdaten von zumindest zwei, vorzugsweise drei unterschiedlichen Sensoren, ausgewählt aus folgender Gruppe, herangezogen:

  • – ein Lichtsensor zur Erfassung von sichtbarem Licht, Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung,
ein Schallsensor zur Erfassung von Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen,
ein Metalldetektor zur Ermittlung der Anwesenheit von metallischen Gegenständen.Preferably, environment data from at least two, preferably three, different sensors, selected from the following group, are used to determine the type of article in the environment:
  • A light sensor for detecting visible light, infrared or ultraviolet radiation,
a sound sensor for detecting sound waves, in particular ultrasonic waves,
a metal detector for detecting the presence of metallic objects.

Vorzugsweise werden Umgebungsdaten der Sensoren zu Umgebungsinformationen verarbeitet, die Informationen über das Material eines Gegenstandes in der Umgebung umfassen.Preferably, environmental data from the sensors are processed into environmental information that includes information about the material of an article in the environment.

Vorzugsweise werden Umgebungsdaten der Sensoren zu Umgebungsinformationen verarbeitet, die Angaben über die Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere über Lichtbrechungseingenschaften und/Schallabsorptionseigenschaften, eines Gegenstandes in der Umgebung umfassen. Derartige Angaben können für eine verbesserte Orientierung einer sehbehinderten Person dienlich sein.Preferably, environmental data from the sensors are processed into environmental information that includes information about the surface condition, in particular about refractive properties and / or sound absorption properties, of an object in the environment. Such information may be useful for improved orientation of a visually impaired person.

Vorzugsweise werden Umgebungsinformationen sprachlich ausgegeben.Preferably, environmental information is output verbally.

Vorzugsweise werden die Umgebungsdaten unter Berücksichtigung von Beschleunigungsdaten zu Umgebungsinformationen verarbeitet, wobei die Beschleunigungsdaten von einem am Gehäuse angebrachten Beschleunigungssensor ermittelt werden.Preferably, the environment data is processed into environment information in consideration of acceleration data, the acceleration data being determined by an acceleration sensor mounted on the housing.

Vorzugsweise werden die Umgebungsdaten unter Berücksichtigung der Uhrzeit zu Umgebungsinformationen verarbeitet.Preferably, the environment data is processed taking into account the time to environmental information.

Bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich, soweit möglich, die selben Vorteile und weiteren Merkmale, die bezüglich der Orientierungshilfevorrichtung bereits genannt beschrieben wurden.As far as possible, the same advantages and further features that have already been described with regard to the orientation aid device arise with regard to the method according to the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Hierin zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to FIGS. Hereby shows:

1 eine erfindungsgemäße Orientierungshilfevorrichtung in Seitenansicht; 1 an orientation aid device according to the invention in side view;

2 den schematischen Schaltungsaufbau der erfindungsgemäßen Orientierungshilfevorrichtung. 2 the schematic circuit structure of the orientation aid device according to the invention.

Die Orientierungshilfevorrichtung 1 umfasst ein stabförmiges Gehäuse 2, das an einem Ende einen Griff 3 aufweist. An einem Ende des Gehäuses 2, das dem Griff 3 abgewandt ist, sind frontseitige Sensoren 4', 4'' angebracht, die Infrarotstrahlen sowie Ultraschallwellen aussenden können. Diese Strahlen bzw. Wellen werden von einem Gegenstand reflektiert und treffen wieder auf die frontseitigen Sensoren 4. Je nach Art des Gegenstandes werden die Infrarotstrahlen sowie die Ultraschallwellen unterschiedlich reflektiert. Dabei spielt auch ein Lichtbrechungsindex und/oder schallabsorbierende Eigenschaften der Oberfläche des Gegenstandes eine Rolle. Ferner ist eine Kamera 15 frontseitig angeordnet, die Bild- und/oder Filmaufnahmen als Umgebungsinformation erzeugen kann.The orientation aid 1 comprises a rod-shaped housing 2 A handle on one end 3 having. At one end of the housing 2 that the handle 3 is remote, are front sensors 4 ' . 4 '' attached, which can emit infrared rays and ultrasonic waves. These rays or waves are reflected by an object and meet again on the front sensors 4 , Depending on the nature of the object, the infrared rays and the ultrasonic waves are reflected differently. A refractive index and / or sound-absorbing properties of the surface of the article also play a role. There is also a camera 15 arranged on the front side, which can produce image and / or film recordings as environmental information.

Es sind an einer rechten Seite des Gehäuse mehrere rechte Sensoren 8 angeordnet, wobei die rechten Sensoren 8 einen Ultraschallsensor sowie einen Infrarotsensor umfassen. Entsprechend sind auf der linken Seite durch das Gehäuse verdeckte Sensoren in derselben Anordnung angebracht. An der dem Griff abgewandten Ende des Gehäuses 2 ist ferner ein Metalldetektor 9 innerhalb des Gehäuses 2 angebracht. Der Metalldetektor 9 kann ein Magnetfeld und/oder ein elektrisches Feld erzeugen. Bei Bewegungen des Metalldetektors 9 über einen metallischen Gegenstand wird das Magnetfeld oder das elektrische Feld für den Metalldetektor merklich verändert. Hierdurch können Rückschlüsse auf metallische Eigenschaften des Gegenstandes gezogen werden.There are several right sensors on one right side of the housing 8th arranged, with the right sensors 8th an ultrasonic sensor and an infrared sensor. Accordingly, hidden sensors are mounted on the left side of the housing in the same arrangement. At the end of the housing facing away from the handle 2 is also a metal detector 9 inside the case 2 appropriate. The metal detector 9 can generate a magnetic field and / or an electric field. During movements of the metal detector 9 The magnetic field or the electric field for the metal detector is markedly changed by a metallic object. As a result, conclusions can be drawn on metallic properties of the object.

2 zeigt den schematischen den Schaltungsaufbau der erfindungsgemäßen Orientierungshilfevorrichtung 1. Dabei ist die Informationsverarbeitungseinheit 10 zu erkennen, die Daten von den einzelnen Sensoren 4, 8, 9, 13 und/oder der Kamera 15 erhalten kann. Beispielhaft ist ein frontseitiger Ultraschallsensor 4' gezeigt, der Ultraschallwellen 6 erzeugt und vom Gegenstand 14 reflektierte Ultraschallwellen empfangen kann. Ferner ist ein frontseitiger Lichtsensor 4' gezeigt, der Infrarotstrahlen 5 erzeugt und vom Gegenstand 14 reflektierte Infrarotstrahlen empfangen kann. Der Metalldetektor 9 erzeugt ein elektromagnetisches Feld, das je nach Beschaffenheit des Gegenstandes 14 durch diesen verändert werden kann, was durch den Metalldetektor erkannt werden kann. 2 shows the schematic of the circuit structure of the orientation aid device according to the invention 1 , Here is the information processing unit 10 to recognize the data from the individual sensors 4 . 8th . 9 . 13 and / or the camera 15 can receive. An example is a front-side ultrasonic sensor 4 ' shown the ultrasonic waves 6 generated and the object 14 reflected ultrasonic waves can receive. Furthermore, a front-side light sensor 4 ' shown the infrared rays 5 generated and the object 14 can receive reflected infrared rays. The metal detector 9 generates an electromagnetic field, depending on the nature of the object 14 can be changed by this, which can be detected by the metal detector.

Ferner kann die Informationsverarbeitungseinheit 10 Beschleunigungsdaten eines Beschleunigungssensors 12 erhalten, der fest mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Werden die Beschleunigungsdaten des Beschleunigungssensors 12 in Korrelation zu den Umgebungsdaten der Sensoren 4, 8, 9, 13 und/oder der Kamera 15 gesetzt, können räumliche Informationen über den Gegenstand 14 erzeugt werden. Von Einer Uhr 16 werden Zeitinformationen bereitgestellt, die bei der Erzeugung von Umgebungsinformationen berücksichtigt werden können. Die Informationsverarbeitungseinheit 10 gibt die erzeugten Umgebungsinformationen an die Ausgabeeinheit 11 weiter. Die Ausgabeeinheit 11 umfasst einen Lautsprecher, der die Umgebungsinformationen akustisch an den Nutzer übertragen kann. Die Ausgabeeinheit 11 kann separat zum Gehäuse 2 angeordnet sein und über eine Funkverbindung mit der Informationsverarbeitungseinheit 10 verbunden sein.Furthermore, the information processing unit 10 Acceleration data of a acceleration sensor 12 get that stuck to the case 2 connected is. Be the acceleration data of the acceleration sensor 12 in correlation to the environmental data of the sensors 4 . 8th . 9 . 13 and / or the camera 15 set, can provide spatial information about the subject 14 be generated. From a clock 16 Time information is provided which can be taken into account in the generation of environmental information. The information processing unit 10 gives the generated environment information to the output unit 11 further. The output unit 11 includes a speaker that can acoustically transmit the environmental information to the user. The output unit 11 can be separate to the housing 2 be arranged and via a radio link with the information processing unit 10 be connected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
OrientierungshilfevorrichtungGuidance device
22
Gehäusecasing
33
GriffHandle
44
frontseitige Sensorenfront-side sensors
55
Infrarotstrahleninfrared rays
66
Ultraschallwellenultrasonic waves
77
elektromagnetisches Feldelectromagnetic field
88th
seitlicher Sensorlateral sensor
99
Metalldetektormetal detector
1010
InformationsverarbeitungseinheitInformation processing unit
1111
Ausgabeeinheitoutput unit
1212
Beschleunigungssensoraccelerometer
1313
oberer Sensorupper sensor
1414
Gegenstandobject
1515
Kameracamera
1616
UhrClock

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (19)

Orientierungshilfevorrichtung (1) für sehbehinderte Menschen, umfassend Gehäuse (2) zur Aufnahme oder zum Tragen von Komponenten (3, 4, 8, 9, 10, 12, 13) der Orientierungshilfevorrichtung, einen Griff (3), eine Sensoranordnung mit einer Anzahl (4, 8, 9) von Sensoren zur Ermittlung von Umgebungsdaten, eine Informationsverarbeitungseinheit (10) zur Erzeugung von Umgebungsinformationen basierend auf den ermittelten Umgebungsdaten, eine Ausgabeeinheit (11) zur Ausgabe von Umgebungsinformationen an einen Nutzer, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung zumindest zwei, vorzugsweise drei, unterschiedliche Sensoren (4, 8, 9) ausgewählt aus folgender Gruppe aufweist: – ein Lichtsensor zur Erfassung von sichtbarem Licht, Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung; – ein Schallsensor zur Erfassung von Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen; – ein Metalldetektor zur Ermittlung der Anwesenheit von metallischen Gegenständen.Orientation aid device ( 1 ) for visually impaired people, including housing ( 2 ) for receiving or carrying components ( 3 . 4 . 8th . 9 . 10 . 12 . 13 ) of the orientation aid, a handle ( 3 ), a sensor array with a number ( 4 . 8th . 9 ) of sensors for acquiring environmental data, an information processing unit ( 10 ) for generating environment information based on the determined environment data, an output unit ( 11 ) for outputting environmental information to a user, characterized in that the sensor arrangement comprises at least two, preferably three, different sensors ( 4 . 8th . 9 ) selected from the following group: - a light sensor for detecting visible light, infrared or ultraviolet radiation; A sound sensor for detecting sound waves, in particular ultrasonic waves; - A metal detector for detecting the presence of metallic objects. Orientierungshilfevorrichtung (1) für sehbehinderte Menschen, umfassend Gehäuse (2) zur Aufnahme oder zum Tragen von Komponenten (3, 4, 8, 9, 10, 12, 13) der Orientierungshilfevorrichtung, einen Griff (3), eine Sensoranordnung mit einer Anzahl (4, 8, 9) von Sensoren zur Ermittlung von Umgebungsdaten, eine Informationsverarbeitungseinheit (10) zur Erzeugung von Umgebungsinformationen basierend auf den ermittelten Umgebungsdaten, eine Ausgabeeinheit (11) zur Ausgabe von Umgebungsinformationen an einen Nutzer, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung eine Bildaufnahmeeinheit (15) aufweist.Orientation aid device ( 1 ) for visually impaired people, including housing ( 2 ) for receiving or carrying components ( 3 . 4 . 8th . 9 . 10 . 12 . 13 ) of the orientation aid, a handle ( 3 ), a sensor array with a number ( 4 . 8th . 9 ) of sensors for acquiring environmental data, an information processing unit ( 10 ) for generating environment information based on the determined environment data, an output unit ( 11 ) for outputting environmental information to a user, characterized in that the sensor arrangement comprises an image acquisition unit ( 15 ) having. Orientierungshilfevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein frontseitiger Schallsensor (4) an einem dem Griff (3) abgewandten Ende des Gehäuses (2) angeordnet ist.Orientation aid device according to one of the preceding claims, characterized in that a front-side sound sensor ( 4 ) on a handle ( 3 ) facing away from the end of the housing ( 2 ) is arranged. Orientierungshilfevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein frontseitiger Lichtsensor (4) an einem dem Griff (3) abgewandten Ende des Gehäuses (2) angeordnet ist.Orientation aid device according to one of the preceding claims, characterized in that a front-side light sensor ( 4 ) on a handle ( 3 ) facing away from the end of the housing ( 2 ) is arranged. Orientierungshilfevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metalldetektor (9) an einem dem Griff (3) abgewandten Ende des Gehäuses (2) angeordnet ist.Orientation aid according to one of the preceding claims, characterized in that a metal detector ( 9 ) on a handle ( 3 ) facing away from the end of the housing ( 2 ) is arranged. Orientierungshilfevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein oberer Sensor (13), insbesondere ein Schallsensor und/oder ein Lichtsensor, winklig zu einem der frontseitigen Sensoren angebracht ist, wobei der obere Sensor (13) ein um in etwa 45° nach oben verschwenktes Sensorfeld gegenüber einem der frontseitigen Sensoren (4) aufweist.Orientation aid device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one upper sensor ( 13 ), in particular a sound sensor and / or a light sensor, is mounted at an angle to one of the front-side sensors, wherein the upper sensor ( 13 ) a sensor field pivoted upwards by about 45 ° relative to one of the front-side sensors (FIG. 4 ) having. Orientierungshilfevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein linker Sensor (8') an einer linken Seite und ein rechter Sensor (8'') an einer rechten Seite angebracht ist.Orientation aid according to one of the preceding claims, characterized in that a left sensor ( 8th' ) on a left side and a right sensor ( 8th'' ) is attached to a right side. Orientierungshilfevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Informationsverarbeitungseinheit (10) sprachliche Umgebungsinformation erzeugt werden kann, die durch die Ausgabeeinheit (11) akustisch ausgegeben werden kann.Orientation aid device according to one of the preceding claims, characterized in that by the information processing unit ( 10 ) linguistic environment information generated by the output unit ( 11 ) can be output acoustically. Orientierungshilfevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsverarbeitungseinheit (10) Umgebungsinformation erzeugen kann, die Angaben über Art und Lage von Gegenständen in der Umgebung umfasst.Orientation aid device according to one of the preceding claims, characterized in that the information processing unit ( 10 ) Can generate environmental information that includes information about the nature and location of objects in the environment. Orientierungshilfevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierungshilfevorrichtung (1) einen Beschleunigungssensor (12) zum Ermitteln von Beschleunigungsdaten umfasst und/oder eine Uhr (16) zur Ermittlung der Uhrzeit.Orientation aid device according to one of the preceding claims, characterized in that the orientation aid device ( 1 ) an acceleration sensor ( 12 ) for determining acceleration data and / or a clock ( 16 ) to determine the time. Verfahren zum Betreiben einer Orientierungshilfevorrichtung (10) für sehbehinderte Menschen, wobei die Orientierungshilfevorrichtung (10) umfasst: ein Gehäuse (2) zur Aufnahme oder zum Tragen von Komponenten (3, 4, 8, 9, 10, 12, 13) der Orientierungshilfevorrichtung, einen Griff (3), umfassend die Verfahrensschritte: Ermitteln von Umgebungsdaten mittels einer Anzahl von Sensoren (4, 8, 9, 13) oder zumindest einer Bildaufnahmeeinheit (15), Erzeugen von Umgebungsinformation basierend auf den Umgebungsdaten, Ausgeben der Umgebungsinformationen an einen Nutzer, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsdaten zu Umgebungsinformationen verarbeitet werden, die Angaben über Art und Lage von Gegenständen in der Umgebung umfassen.Method for operating an orientation aid device ( 10 ) for visually impaired people, the orientation aid device ( 10 ) comprises: a housing ( 2 ) for receiving or carrying components ( 3 . 4 . 8th . 9 . 10 . 12 . 13 ) of the orientation aid, a handle ( 3 ), comprising the method steps: determining environmental data by means of a number of sensors ( 4 . 8th . 9 . 13 ) or at least one image acquisition unit ( 15 ), Generating environmental information based on the environmental data, outputting the environmental information to a user, characterized in that the environmental data is processed into environmental information that includes information about the nature and location of objects in the environment. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Art des Gegenstandes in der Umgebung Umgebungsdaten von zumindest zwei unterschiedlichen Sensoren (3, 8, 9, 13), ausgewählt aus folgender Gruppe, herangezogen werden: – ein Lichtsensor (4, 8, 13) zur Erfassung von sichtbarem Licht, Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung, – ein Schallsensor (4, 8, 13) zur Erfassung von Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, – ein Metalldetektor (9) zur Ermittlung der Anwesenheit von metallischen Gegenständen.Method according to the preceding claim, characterized in that to determine the nature of the object in the environment environmental data of at least two different sensors ( 3 . 8th . 9 . 13 ) selected from the following group: - a light sensor ( 4 . 8th . 13 ) for detecting visible light, infrared or ultraviolet radiation, - a sound sensor ( 4 . 8th . 13 ) for detecting sound waves, in particular ultrasonic waves, - a metal detector ( 9 ) for detecting the presence of metallic objects. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Art des Gegenstandes in der Umgebung Umgebungsdaten von zumindest drei unterschiedlichen Sensoren (4, 8, 9, 13) ausgewählt aus folgender Gruppe herangezogen werden: – ein Lichtsensor (4, 8, 13) zur Erfassung von sichtbarem Licht, Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung, – ein Schallsensor (4, 8, 13) zur Erfassung von Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, – ein Metalldetektor (9) zur Ermittlung der Anwesenheit von metallischen Gegenständen.Method according to one of claims 11 or 12, characterized in that to determine the nature of the object in the environment environmental data from at least three different sensors ( 4 . 8th . 9 . 13 ) selected from the following group: a light sensor ( 4 . 8th . 13 ) for detecting visible light, infrared or ultraviolet radiation, - a sound sensor ( 4 . 8th . 13 ) for detecting sound waves, in particular ultrasonic waves, - a metal detector ( 9 ) for detecting the presence of metallic objects. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Umgebungsdaten der Sensoren zu Umgebungsinformationen verarbeitet werden, die Informationen über das Material eines Gegenstandes (14) in der Umgebung umfassen.Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that environmental data of the sensors are processed into environmental information containing information about the material of an object ( 14 ) in the environment. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Umgebungsdaten der Sensoren zu Umgebungsinformationen verarbeitet werden, die Angaben über die Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere über Lichtbrechungseigenschaften und/Schallabsorptionseigenschaften, eines Gegenstandes in der Umgebung umfassen.Method according to one of claims 11 to 14, characterized in that environmental data of the sensors are processed into environmental information that includes information about the surface condition, in particular light refraction properties and / / sound absorption properties of an object in the environment. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Informationen über die Art von Gegenständen in der Umgebung durch die Ausgabeeinheit (11) ausgegeben wird.Method according to one of claims 11 to 15, characterized in that information about the nature of objects in the environment by the output unit ( 11 ) is output. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsinformationen sprachlich ausgegeben werden.Method according to one of claims 10 to 16, characterized in that the environment information is output verbally. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsdaten unter Berücksichtigung von Beschleunigungsdaten zu Umgebungsinformationen verarbeitet werden, wobei die Beschleunigungsdaten von einem am Gehäuse (2) angebrachten Beschleunigungssensor (12) ermittelt werden.Method according to one of claims 11 to 17, characterized in that the environment data are processed in consideration of acceleration data to environmental information, wherein the acceleration data from one on the housing ( 2 ) mounted acceleration sensor ( 12 ) be determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsdaten unter Berücksichtigung der Uhrzeit zu Umgebungsinformationen verarbeitet werden.Method according to one of claims 11 to 18, characterized in that the environmental data are processed taking into account the time to environmental information.
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