CN105030494A一种盲人避障装置及其避障提示方法

CN105030494A一种盲人避障装置及其避障提示方法 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号xx10584422.2 (22)申请日xx.09.15A61H3/06(xx.01)A61F9/08(xx.01) (71)申请人桂林电子科技大学地址541004广西壮族自治区桂林市七星区金鸡路1号 (72)发明人赵峰余凯陈宏滨于洋刘军辉 (74)专利代理机构桂林市华杰专利商标事务所有限责任公司45112代理人唐修豪 (54)发明名称一种盲人避障装置及其避障提示方法 (57)摘要本发明公开了一种盲人避障装置及其避障提示方法，所述盲人避障装置包括MCU及分别与所述MCU连接的测障模块、提示模块和实时时钟模块，其特征在于所述测障模块包括热释人体红外模块和超声波模块，所述超声波模块包括与所述MCU连接并用于放大所述MCU所发出的方波的发射驱动模块及与所述发射驱动模块连接用于发送超声波的发射探头，还包括用于接收所述发射探头所发送的超声波反射回来的超声波的接收探头及一端与所述接收探头连接的接收检测模块，所述接收检测模块另一端与所述MCU连接。 本发明提供的盲人避障装置能够通过超声波和红外探测技术快速准确的探测障碍物及人体或其他动物并反馈信息给使用者，而且整体技术构造简单，制造成本相对较低。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图2页105030494Axx.11.11105030494A1/2页21.一种盲人避障装置，包括MCU及分别与所述MCU连接的测障模块、提示模块和实时时钟模块，其特征在于所述测障模块包括热释人体红外模块和超声波模块，所述超声波模块包括与所述MCU连接并用于放大所述MCU所发出的方波的发射驱动模块及与所述发射驱动模块连接用于发送超声波的发射探头，还包括用于接收所述发射探头所发送的超声波反射回来的超声波的接收探头及一端与所述接收探头连接的接收检测模块，所述接收检测模块另一端与所述MCU连接。 2.如权利要求1所述的盲人避障装置，其特征在于所述提示模块包括用于语音提示的声音模块、用于振动提示的震动模块和用于光影提示的灯光模块。 3.如权利要求2所述的盲人避障装置，其特征在于所述声音模块包括与所述MCU连接的语音合成模块及与所述语音合成模块连接的音频输出模块。 4.如权利要求3所述的盲人避障装置，其特征在于所述音频输出模块包括外放喇叭或耳机。 5.如权利要求3所述的盲人避障装置，其特征在于所述音频输出模块可用于播放实时时间信息。 6.如权利要求1至5任一所述的盲人避障装置，其特征在于还包括与所述MCU连接并用于检测环境温度的测温模块。 7.盲人避障装置的避障提示方法，所述盲人避障装置包括MCU及分别与所述MCU连接的测障模块、提示模块和实时时钟模块，所述测障模块包括热释人体红外模块和超声波模块，所述超声波模块包括与所述MCU连接并用于放大所述MCU所发出的方波的发射驱动模块及与所述发射驱动模块连接用于发送超声波的发射探头，还包括用于接收所述发射探头所发送的超声波反射回来的超声波的接收探头及一端与所述接收探头连接的接收检测模块，所述接收检测模块另一端与所述MCU连接，其中所述避障提示方法包括以下信息提示过程S10MCU检测到热释人体红外模块输出信号若发生变化时，则判定前方有行人或动物经过，MCU向提示模块发出提示指令，提示模块进行障碍提示。 8.如权利要求7所述的盲人避障装置的避障提示方法，其特征在于还包括以下信息提示过程S20:MCU会产生方波信号并经发射驱动模块放大，发射探头将方波信号激励成超声波后向空间发射正弦超声波信号，同时通过实时时钟模块开启超时定时器和超声波信号收发时间定时器，若超声波信号在一定距离范围内未遇到障碍物，则接收探头不会接收到该超声波信号，超时定时器超时，则判定前方无障碍物；若超声波信号在一定距离范围内遇到障碍物则被反射回来，接收探头则接收到反射回来的超声波信号并励磁后形成方波信号向接收检测模块输出，方波信号经超声波接收检测模块输出脉冲信号至MCU，MCU根据脉冲信号判定前方有障碍物，则停止超时定时器和超声波信号收发时间定时器，计算超声波信号收发时间，再根据超声波波速计算障碍物距离，并指令提示模块向盲人发出盲人可以感知的提示信息。 9.如权利要求7或8所述的盲人避障装置的避障提示方法，其特征在于所述提示信息包括用于盲人感知的语音提示和/或震动提示信息以及用于行人感知的灯光提示信息。 10.如权利要求8所述的盲人避障装置的避障提示方法，其特征在所述盲人避障装置权利要求书105030494A22/2页3还包括与所述MCU连接并用于检测环境温度的测温模块，所述避障提示方法进一步包括所述MCU根据测温模块所检测到环境温度来校正超声波波速，再根据校正后的波速计算障碍物距离。 权利要求书105030494A31/5页4一种盲人避障装置及其避障提示方法技术领域0001本发明涉及盲人引导设备技术领域，特别涉及一种盲人避障装置。 背景技术0002盲人由于视力缺陷，生活中的一个主要问题是行动受限，在行走过程中由于无法及时发现身前的情景状态而无法作出适当的判断，例如前方出现障碍物或行人以及其他动物的情景，缺少主动信息反馈时，往往就会发生碰撞或被绊倒，因此行走安全没有保障。 了解行进方向障碍物信息是盲人首要关注的问题，现实生活中盲人通过普通盲杖来探知障碍物信息，但这种方法效率低下且耗费体力；而导盲犬训练周期和适应期较长、成本较高，使用并不普遍，因此急需研究一种便携式盲人避障装置。 0003目前已经出现采用激光、雷达、微波等测障方法的导盲避障装置，尽管这种装置的测障精确度高，但实现技术复杂、价格昂贵，推广应用较少。 发明内容0004本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。 为此，本发明的一个目的在于提出一种低成本可实现的盲人避障装置，能够快速准确的探测障碍物及人体或其他动物并反馈信息给使用者。 0005为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种盲人避障装置，所述盲人避障装置包括MCU及分别与所述MCU连接的测障模块、提示模块和实时时钟模块，其特征在于所述测障模块包括热释人体红外模块和超声波模块，所述超声波模块包括与所述MCU连接并用于放大所述MCU所发出的方波的发射驱动模块及与所述发射驱动模块连接用于发送超声波的发射探头，还包括用于接收所述发射探头所发送的超声波反射回来的超声波的接收探头及一端与所述接收探头连接的接收检测模块，所述接收检测模块另一端与所述MCU连接。 0006本发明实施例提出的盲人避障装置的避障提示方法包括以下信息提示过程S10MCU检测到热释人体红外模块输出信号若发生变化时，则判定前方有行人或动物经过，MCU向提示模块发出提示指令，提示模块进行障碍提示；S20:MCU会产生方波信号并经发射驱动模块放大，发射探头将方波信号激励成超声波后向空间发射正弦超声波信号，同时通过实时时钟模块开启超时定时器和超声波信号收发时间定时器，若超声波信号在一定距离范围内未遇到障碍物，则接收探头不会接收到该超声波信号，超时定时器超时，则判定前方无障碍物；若超声波信号在一定距离范围内遇到障碍物则被反射回来，接收探头则接收到反射回来的超声波信号并励磁后形成方波信号向接收检测模块输出，方波信号经超声波接收检测模块输出脉冲信号至MCU，MCU根据脉冲信号判定前方有障碍物，则停止超时定时器和超声波信号收发时间定时器，计算超声波信号收发时间，再根据超声波波速计算障碍物距离，并指令提示模块向盲人发出盲人可以感知的提示信息。 0007热释人体红外模块会探测一定距离范围内的人体或动物红外信号并输出至MCU，说明书105030494A42/5页5当输出的红外信号发生变化时，MCU就判断前方距离范围内有行人或动物，MCU向提示模块发出提示指令，提示模块会向盲人发出盲人可以感知的提示信息；另外MCU会产生方波信号并经发射驱动模块放大，发射探头将方波信号激励成超声波后向空间发射正弦超声波信号，同时通过实时时钟模块开启超时定时器和超声波信号收发时间定时器，若超声波信号在一定距离范围内未遇到障碍物，则接收探头不会接收到该超声波信号，超时定时器超时，则判定前方无障碍物；若超声波信号在一定距离范围内遇到障碍物则被反射回来，接收探头则接收到反射回来的超声波信号并励磁后形成方波信号向接收检测模块输出，方波信号经超声波接收检测模块输出脉冲信号至MCU，MCU根据脉冲信号判定前方有障碍物，则停止超时定时器和超声波信号收发时间定时器，计算超声波信号收发时间，再根据超声波波速计算障碍物距离，并指令提示模块向盲人发出盲人可以感知的提示信息，通过提示信息盲人可以及时采取措施避免发生与其他行人碰撞或被障碍物绊倒。 0008根据本发明一个实施例，所述提示模块包括用于语音提示的声音模块、用于振动提示的震动模块和用于光影提示的灯光模块。 因此盲人避障装置的避障提示方法中，所述提示信息包括用于盲人感知的语音提示和/或震动提示信息以及用于行人感知的灯光提示信息。 语音模块通过声音可以提示盲人前方障碍物情况，震动模块产生振动可以提示盲人前方障碍物情况信息，语音模块和灯光模块同时让行进的前方人员也可以通过提示信息知道盲人的行进，采取措施及时避让。 0009进一步的，所述声音模块包括与所述MCU连接的语音合成模块及与所述语音合成模块连接的音频输出模块。 0010进一步的，所述音频输出模块包括外放喇叭或耳机。 外放喇叭可以同时提示盲人和前方人员，耳机可以减少外部杂音对提示语音的干扰。 0011进一步的，所述音频输出模块还可用于播放实时时间信息。 平常情况下，即使不是在行进过程或没有障碍信息提示时，音频输出模块也可以通过播放实时时钟信息来掌握时间信息，或是在设定了定时闹钟的情况下播放闹钟信息。 0012根据本发明的一个具体实施例，所述盲人避障装置还包括与所述MCU连接并用于检测环境温度的测温模块。 因此所述避障提示方法进一步包括所述MCU根据测温模块将检测到环境温度来校正超声波波速，再根据校正后的波速计算障碍物距离，从而可以提高计算障碍物距离的准确性。 0013根据本发明的一个具体实施例，所述超声波模块至少为3个，至少3个所述超声波模块形成一个面。 通过在一个面上的至少3个超声波模块可以提高超声波的有效探测区域，减少探测盲区。 0014根据本发明的一个具体实施例，所述热释人体红外模块至少为3个，至少3个所述热释人体红外模块形成一个面。 通过在一个面上的至少3个热释人体红外模块可以提高热释人体红外线的有效探测区域，减少探测盲区。 0015本发明提供的盲人避障装置，能方便引导盲人在行进过程中发现前方障碍物或行人，并通过获取提示信息以采取有效规避措施，避免发生碰撞或被障碍物绊倒；另外本盲人避障装置采用超声波探测障碍物距离并采用热释人体红外探测人体或动物红外特征以进行判断，可以实现低成本智能化自动判断后提示盲人相关探测结果信息。 说明书105030494A53/5页6附图说明0016图1是根据本发明实施例的盲人避障装置结构示意图；图2是根据本发明实施例的盲人避障装置的避障提示方法工作流程示意图。 具体实施方式0017下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。 下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 0018下面参考附图来描述本发明实施例提出的盲人避障装置，如图1所示，盲人避障装置包括MCU及分别与所述MCU连接的测障模块、提示模块和实时时钟模块，其特征在于所述测障模块包括热释人体红外模块和超声波模块，所述超声波模块包括与所述MCU连接并用于放大所述MCU所发出方波的超声波发射驱动模块及与所述发射驱动模块连接用于发送超声波的发射探头，还包括用于接收所述发射探头所发送的超声波反射回来的超声波的超声波接收探头及一端与所述超声波接收探头连接的超声波接收检测模块，所述超声波接收检测模块另一端与所述MCU连接。 0019根据本实施例提出的盲人避障装置的避障提示方法包括如图2所示的信息提示过程，装置初始化后，S10:MCU检测到热释人体红外模块输出信号若发生变化时，则判定前方有行人或动物经过，MCU向提示模块发出提示指令，提示模块进行障碍提示；S20:MCU会产生方波信号并经发射驱动模块放大，发射探头将方波信号激励成超声波后向空间发射正弦超声波信号，同时通过实时时钟模块开启超时定时器和超声波信号收发时间定时器，若超声波信号在一定距离范围内未遇到障碍物，则接收探头不会接收到该超声波信号，超时定时器超时，则判定前方无障碍物；若超声波信号在一定距离范围内遇到障碍物则被反射回来，接收探头则接收到反射回来的超声波信号并励磁后形成方波信号向接收检测模块输出，方波信号经超声波接收检测模块输出脉冲信号至MCU，MCU根据脉冲信号判定前方有障碍物，则停止超时定时器和超声波信号收发时间定时器，计算超声波信号收发时间，再根据超声波波速计算障碍物距离，并指令提示模块向盲人发出盲人可以感知的提示信息。 热释人体红外模块探测前方是否有人体或动物，如果一定距离范围内存在人或动物，则人体或动物辐射的红外线被热释人体红外模块吸收而向MCU发出特定的电压信号，MCU指令提示模块发出提示信号可以提示盲人或前方行人或动物采取措施进行避让；另外MCU会产生40KHz方波信号并经发射驱动模块放大，超声波发射探头将方波信号激励成超声波后向空间发射40KHz正弦超声波信号，同时通过实时时钟模块开启超时定时器和超声波信号收发时间定时器，若超声波信号在一定距离范围内未遇到障碍物，则超声波接收探头不会接收到该超声波信号，超时定时器超时，则判定前方无障碍物；若超声波信号在一定距离范围内遇到障碍物则被反射回来，超声波接收探头则接收到反射回来的超声波信号并被励磁后形成40KHz方波信号向接收检测模块输出，40KHz方波信号经超声波接收检测模块输出脉冲信号至MCU，MCU根据脉冲信号判定前方有障碍物，则停止超时定时器和超声波信号收发时间定时器，并计算超声波信号收发时间，再根据超声波波速计算障碍物距离，并指令提示模块向盲人发出盲人可以感知的提示信息，通过提示信息盲人可以及时采取措施避免发生与其他行人碰撞或被障碍物绊倒。 说明书105030494A64/5页70020根据本发明一个实施例，如图1所示，所述提示模块包括用于语音提示的声音模块、用于振动提示的震动模块和用于光影提示的灯光模块。 如图2所示，盲人避障装置的避障提示方法中，所述提示信息包括用于盲人感知的语音提示和/或震动提示信息以及用于行人感知的灯光提示信息。 语音模块通过声音可以提示盲人前方障碍物情况，震动模块产生振动可以提示盲人前方障碍物情况信息，语音模块和灯光模块同时让行进的前方人员也可以通过提示信息知道盲人的行进，采取措施及时避让。 0021一个具体的实施例，如图1所示，所述声音模块包括与所述MCU连接的语音合成模块及与所述语音合成模块连接的音频输出模块。 具体的，所述音频输出模块包括外放喇叭或耳机。 外放喇叭可以同时提示盲人和前方人员，耳机可以减少外部杂音对提示语音的干扰。 具体的，所述音频输出模块还可用于播放实时时间信息。 平常情况下，即使不是在行进过程或没有障碍信息提示时，音频输出模块也可以通过播放实时时钟信息来掌握时间信息，或是在设定了定时闹钟的情况下播放闹钟信息。 0022一个具体的实施例，如图1所示，所述盲人避障装置还包括与所述MCU连接并用于检测环境温度的测温模块。 如图2所示，因此所述避障提示方法进一步包括所述MCU根据测温模块将检测到环境温度来校正超声波波速值，再根据校正后的波速计算障碍物距离，从而可以提高计算障碍物距离的准确性。 0023根据本发明的一个具体实施例，所述超声波模块至少为3个，至少3个所述超声波模块形成一个面。 通过在一个面上的至少3个超声波模块可以提高超声波的有效探测区域，减少探测盲区。 0024根据本发明的一个具体实施例，所述热释人体红外模块至少为3个，至少3个所述热释人体红外模块形成一个面。 通过在一个面上的至少3个热释人体红外模块可以提高热释人体红外线的有效探测区域，减少探测盲区。 0025以上实施例提供的盲人避障装置能方便引导盲人在行进过程中发现前方障碍物或行人，并通过获取提示信息以采取有效规避措施，避免发生碰撞或被障碍物绊倒；另外由于本盲人避障装置采用超声波探测障碍物距离并采用热释人体红外探测人体或动物红外特征以进行判断，可以实现低成本智能化自动判断后提示盲人相关探测结果信息，利用语音合成技术、震动技术和灯光技术，实现障碍物信息反馈和行动引导，可以由提示盲人主动采取措施避让也可以向行人或动物发出提示要求避让。