本實(shí)用新型具體涉及一種智能盲人拐杖。

背景技術(shù)：

拐杖是一種輔助行走的簡單器械，通常是一根木制或金屬棍子頂端有一個(gè)把手，充當(dāng)行走時(shí)的“第三條腿”，從而保持身體穩(wěn)定?，F(xiàn)在也有三足或四足的，加強(qiáng)防滑作用，有的還結(jié)合了一個(gè)折疊小凳子。拐杖一般是老人和殘疾人使用。盲人作為一個(gè)特殊群體，通常需要通過拐杖進(jìn)行尋路，通常都采用底端帶有活動(dòng)方向輪的拐杖。常見的拐杖包括拐杖本體、導(dǎo)向器、活動(dòng)方向輪和拐杖本體上端的手柄，導(dǎo)向器設(shè)于拐杖本體底部，活動(dòng)方向輪設(shè)置在導(dǎo)向器上。但是申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)使用現(xiàn)有的拐杖使用不方便、行走不快捷，功能過少。

隨著科技的進(jìn)展，市場上出現(xiàn)了各式各樣的拐杖，還有專門針對(duì)盲人使用的，但市場上出現(xiàn)的盲人拐杖功能比較單一，對(duì)盲人出行沒有帶來多少便利。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實(shí)用新型提供了一種基于超聲波和熱釋紅外傳感的盲人拐杖，其不僅能夠檢測路面障礙物，反饋給盲人，同時(shí)也能在光線較弱的情況下通過發(fā)光提示對(duì)向路人行走，還具備一定的娛樂功能，可以收聽收音機(jī)節(jié)目，并且具備求助功能，遇到困難時(shí)可以及時(shí)得到救助。

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種智能盲人拐杖，包括拐杖把手、拐杖本體、腕帶、主控制器、光敏傳感器、LED燈、超聲波傳感器、震動(dòng)器、熱釋紅外傳感器、摔倒檢測模塊、語音模塊、GPS定位模塊、GSM模塊、遙控器、電源、FM發(fā)射接收模塊以及A/D轉(zhuǎn)換器，

所述拐杖把手和拐杖本體直接相連，形成呈L形的拐杖；

所述腕帶為柔軟的帶狀織物，連接在拐杖把手的近人端；

所述主控制器位于拐杖本體內(nèi)部，所述主控制器通過AT指令控制LED燈、震動(dòng)器、語音模塊、GSM模塊和FM發(fā)射接收模塊，所述主控制器還包括用于接收遙控器發(fā)出的控制信號(hào)的紅外接收頭；

所述光敏傳感器設(shè)置在拐杖本體的上部，用于檢測外部光照強(qiáng)度信號(hào)，并將光照強(qiáng)度信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器傳送到主控制器；

所述超聲波傳感器有三個(gè)，分別位于拐杖本體的上、中、下三個(gè)位置，超聲波傳感器將探測到的超聲波反射信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器傳送至主控制器；

所述震動(dòng)器設(shè)置在拐杖把手上部，由主控制器通過AT指令控制，用于提示障礙物信息，障礙物越近震動(dòng)功率越大；

所述熱釋紅外傳感器有三個(gè)，位置分別與三個(gè)超聲波傳感器并列放置，熱釋紅外傳感器將探測到的熱釋紅外信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器傳送至主控制器；

所述摔倒檢測模塊設(shè)置在拐杖本體的中部，包括陀螺儀和加速度傳感器，并將檢測到的角速度和加速度信息通過A/D轉(zhuǎn)換器傳送至主控制器；

所述語音模塊設(shè)置在拐杖本體的上部，根據(jù)控制器的命令播放預(yù)設(shè)的提示語音或報(bào)警聲；

所述GPS定位模塊安裝在拐杖本體內(nèi)部，對(duì)拐杖本體的經(jīng)緯度進(jìn)行定位；

所述GSM模塊用于實(shí)現(xiàn)拐杖的通信功能，通過主控制器發(fā)送AT指令給GSM模塊，控制GSM模塊撥通電話或發(fā)送短信；

所述遙控器佩帶在盲人身上，遙控器上有紅外發(fā)射頭，所述遙控器還含有一個(gè)緊急救助按鈕；

所述電源為拐杖各部分供電，電源具體為安放在拐杖柱身表面的可拆卸充電電池；

所述FM發(fā)射接收模塊主體位于拐杖本體內(nèi)部，探頭伸出拐杖本體外部，F(xiàn)M發(fā)射接收模塊頻道轉(zhuǎn)換和音量大小由主控制器發(fā)送的AT指令控制。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述的智能盲人拐杖中，所述主控制器采用型號(hào)為STM32ZET6的芯片。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述的智能盲人拐杖中，所述遙控器采用NEC編碼的型號(hào)為HS-021的遙控器。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述的智能盲人拐杖中，所述的語音模塊以ISD4004或ISD1820為核心芯片。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述的智能盲人拐杖中，所述光敏傳感器包括光敏電阻。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述的智能盲人拐杖中，所述主控制器上的紅外接收頭的的型號(hào)為HX1838。

本實(shí)用新型的有益效果：

（1）對(duì)障礙物的檢測更加靈敏和智能，不僅能夠檢測路面障礙物，反饋信息給盲人，障礙物靠近時(shí)，通過震動(dòng)進(jìn)行提示，震動(dòng)越強(qiáng)表示障礙物越近；而且遇到可移動(dòng)的人或動(dòng)物，還可以給出語音提示；

（2）在光線較弱的情況下通過LED燈發(fā)光提示路人，以防在暗處被忽然經(jīng)過的人或車碰撞傷害；

（3）能夠接收聽收音機(jī)信號(hào)，具有娛樂功能；

（4）遇到需救助的情況還可以將GPS信號(hào)和求助信息發(fā)送給指定的人，同時(shí)可以發(fā)出語音求助信號(hào)，引起路人注意，更好的保障盲人的安全。

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型智能盲人拐杖的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型智能盲人拐杖的主控制器的控制原理示意圖；

圖中：1-拐杖把手、2-拐杖本體、3-腕帶、4-主控制器、5-光敏傳感器、6-LED燈、7-超聲波傳感器、8-震動(dòng)器、9-熱釋紅外傳感器、10-摔倒檢測模塊、11-語音模塊、12-GPS定位模塊、13-GSM模塊、14-遙控器、15-電源、16-FM發(fā)射接收模塊、17-紅外接收頭、18-紅外發(fā)射頭、19-緊急救助按鈕、20-A/D轉(zhuǎn)換器。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)特征及其功效，詳細(xì)說明如下。

實(shí)施例1：

如圖1所示的智能盲人拐杖，包括拐杖把手1、拐杖本體2、腕帶3、主控制器4、光敏傳感器5、LED燈6、超聲波傳感器7、震動(dòng)器8、熱釋紅外傳感器9、摔倒檢測模塊10、語音模塊11、GPS定位模塊12、GSM模塊13、遙控器14、電源15、FM發(fā)射接收模塊16以及A/D轉(zhuǎn)換器20，所述拐杖把手1和拐杖本體2直接相連，形成呈L形的拐杖；所述腕帶3為柔軟的帶狀織物，連接在拐杖把手的近人端。使用時(shí)，可以將拐杖連接在手腕處，防止拐杖意外滑落帶來不便。

主控制器4位于拐杖本體2內(nèi)部，主控制器4采用型號(hào)為STM32ZET6的芯片；主控制器4內(nèi)部存儲(chǔ)有時(shí)間信息、鬧鐘設(shè)定信息、電話和短信接收方號(hào)碼。主控制器4通過AT指令控制LED燈6、震動(dòng)器8、語音模塊11、GSM模塊13和FM發(fā)射接收模塊16還包含用于接收遙控器14發(fā)出的控制信號(hào)的紅外接收頭17；所述主控制器4上的紅外接收頭17的型號(hào)為HX1838。

光敏傳感器5設(shè)置在拐杖本體2的上部，用于檢測外部光照強(qiáng)度信號(hào)，并將檢測到的光照強(qiáng)度信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器20傳送至主控制器4，當(dāng)光照強(qiáng)度持續(xù)小于設(shè)定閾值時(shí)，信號(hào)傳送到主控制器4，控制LED燈6發(fā)光；所述光敏傳感器5包括光敏電阻，當(dāng)光照強(qiáng)度變?nèi)鯐r(shí)，所述光敏電阻的阻值變大，當(dāng)所述光敏電阻的阻值持續(xù)大于設(shè)定閾值時(shí)，說明周圍環(huán)境亮度低于設(shè)定水平，主控制器4發(fā)出控制命令，使得位于拐杖本體2上部的LED燈6發(fā)光。

超聲波傳感器7有三個(gè)，分別位于拐杖本體2的上、中、下三個(gè)位置，超聲波傳感器7將檢測到的超聲波反射信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器20傳送至主控制器4。具體工作時(shí)，主控制器4利用內(nèi)置的一個(gè)定時(shí)器設(shè)定超聲波傳感器，每2秒發(fā)射一次超聲波，同時(shí)利用內(nèi)置的另一個(gè)定時(shí)器對(duì)反射回來的超聲波的接收時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)，根據(jù)時(shí)間間隔結(jié)合超聲波在空氣中的傳播速度240m/s計(jì)算出三個(gè)超聲波測得的前方障礙物的距離，對(duì)算得的三個(gè)距離進(jìn)行排序，以最小距離作為前方障礙物的距離。震動(dòng)器8設(shè)置在拐杖把手1上部，由主控制器(4)通過AT指令控制，用于提示障礙物信息。當(dāng)最小距離為50 cm時(shí)，主控制器控制震動(dòng)器震動(dòng)，震動(dòng)器的工作頻率為100Hz~300Hz，最小距離越小，振動(dòng)頻率越大。

熱釋紅外傳感器9有三個(gè)，位置分別與三個(gè)超聲波傳感器7并列放置，熱釋紅外傳感器9將探測到的熱釋紅外信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器20傳送至主控制器4，用于判斷障礙物是否是人或動(dòng)物，主控制器4判斷為人或動(dòng)物時(shí)，控制語音模塊11發(fā)出合適的提示音。

摔倒檢測模塊10設(shè)置在拐杖本體2的中部，包括陀螺儀和加速度傳感器，并將檢測到的角速度和加速度信息通過A/D轉(zhuǎn)換器20傳送至主控制器4，主控制器4讀取陀螺儀和加速度傳感器測得的角速度及加速度信息，并進(jìn)行卡爾曼濾波處理和歐拉擬合得到拐杖柱身的俯仰角和偏航角，進(jìn)一步計(jì)算出兩個(gè)角度的加速度，當(dāng)兩個(gè)角度的加速度達(dá)到2 m/s²時(shí)，判定為拐杖本體2倒地，此時(shí)主控制器4通過語音模塊11發(fā)出報(bào)警聲；若在30s內(nèi)使用者沒有觸發(fā)拐杖上的語音模塊11關(guān)閉按鍵，主控制器4將讀取、記錄GPS定位模塊12的GPS定位信息，然后通過AT指令控制GSM模塊13發(fā)送短信給提前通過遙控器14輸入到主控制器4中的短信接收方；

語音模塊11設(shè)置在拐杖本體2的上部，可以根據(jù)控制器4的命令播放預(yù)設(shè)的提示語音或報(bào)警聲；語音模塊11以ISD4004或ISD1820為核心芯片，該芯片具有存儲(chǔ)功能，提前通過遙控器輸入指定語音段存儲(chǔ)在芯片內(nèi)，在使用時(shí)主控制器4通過SPI協(xié)議對(duì)需要播放的語音段進(jìn)行地址定位，通過語音模塊11對(duì)信息進(jìn)行播放；播放的信息包括當(dāng)前行進(jìn)方向、前方障礙物距離或經(jīng)緯度信息。

GPS定位模塊12安裝在拐杖本體2內(nèi)部，對(duì)拐杖本體2的經(jīng)緯度進(jìn)行定位；當(dāng)主控制器4控制GSM模塊13向指定手機(jī)發(fā)送包含經(jīng)緯信息的短息或控制語音模塊11進(jìn)行語音定位播報(bào)時(shí)，都會(huì)向GPS定位模塊12讀取經(jīng)緯信息；當(dāng)使用者通過遙控器14設(shè)置語音播報(bào)拐杖當(dāng)前前進(jìn)方向時(shí)，主控制器4向GPS定位模塊12讀取經(jīng)緯信息并通過語音模塊11進(jìn)行播報(bào)。

GSM模塊13用于實(shí)現(xiàn)拐杖的通信功能，通過主控制器4發(fā)送AT指令給GSM模塊，控制GSM模塊13向指定手機(jī)撥通電話或發(fā)送短信。

遙控器14獨(dú)立存在，可佩帶在盲人身上，遙控器14上有紅外發(fā)射頭18，不同按鍵按下，主控制器通過安裝在其上的紅外接收頭17接收到不同的編碼信息，根據(jù)編碼信息的不同確定用戶所按下的按鍵，所述遙控器14還含有一個(gè)緊急救助按鈕19，遇到突發(fā)狀況時(shí)，發(fā)出語音求助并一鍵獲取當(dāng)前位置的經(jīng)緯度，將信息發(fā)送給指定的聯(lián)系人，指定的聯(lián)系人是使用遙控器預(yù)先設(shè)定的；所述遙控器14采用NEC編碼的型號(hào)為HS-021的遙控器，還能設(shè)置鬧鐘功能、收音機(jī)娛樂功能、GPS定位功能、摔倒檢測功能、GSM通信功能、震動(dòng)器功能的開啟和關(guān)閉、可以設(shè)定電話和短信的接收方號(hào)碼、鬧鐘的時(shí)分信息、FM播放頻道和音量大小、對(duì)當(dāng)前時(shí)間和方位信息的語音播報(bào)或指定語音段的輸入。

電源15為拐杖各部分供電，具體為安放在拐杖柱身表面的可拆卸充電電池，所述電源15利用降壓穩(wěn)壓電路將電池的電壓轉(zhuǎn)換成供主控制器和各個(gè)模塊使用的電壓，主控制器和各個(gè)模塊使用的電壓一般為5V。

FM發(fā)射接收模塊16主體位于拐杖本體2內(nèi)部，探頭伸出拐杖本體外部，F(xiàn)M發(fā)射接收模塊16頻道轉(zhuǎn)換和音量大小由主控制器4發(fā)送的AT指令控制。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。