專(zhuān)利名稱(chēng)：引導(dǎo)系統(tǒng),尤其是供有視覺(jué)障礙的人使用的引導(dǎo)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)目標(biāo)引導(dǎo)系統(tǒng)，尤其涉及沿所需路徑對(duì)視覺(jué)受損的人進(jìn)行引導(dǎo)的手杖引導(dǎo)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
視覺(jué)受損的人面對(duì)許多日常行走的障礙。例如，這些人常常必須乘坐公共運(yùn)輸車(chē)輛，如地鐵系統(tǒng)進(jìn)行旅行。不利用良好的視力，這些系統(tǒng)可能難以進(jìn)行引導(dǎo)，因此，需要提供廉價(jià)、可靠且經(jīng)久耐用的引導(dǎo)系統(tǒng)。
一種傳統(tǒng)的引導(dǎo)系統(tǒng)包括一個(gè)縱向伸展的永久磁化區(qū)，當(dāng)用手杖掃過(guò)穿越區(qū)時(shí)，安裝在手杖中的傳感器會(huì)發(fā)出聲響。盡管這種系統(tǒng)一直在使用，但是，一個(gè)缺點(diǎn)是它們可能是單極性的，表明它們僅有一個(gè)極性，當(dāng)用手杖掃過(guò)磁場(chǎng)時(shí)僅能發(fā)出一個(gè)信號(hào)。此外，不是基于永磁鐵的傳統(tǒng)系統(tǒng)通常需要用相當(dāng)昂貴的傳感器對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。
傳統(tǒng)引導(dǎo)系統(tǒng)的另一個(gè)缺點(diǎn)是它們不能方便地應(yīng)用于現(xiàn)有路面上。例如，有些系統(tǒng)含有嵌埋在路面上的、驅(qū)動(dòng)傳感器的磁鐵。這種配置不便于安裝在現(xiàn)有路面上，因?yàn)榍堵翊盆F可能不得不部分破壞現(xiàn)有路面。此外，如果磁鐵被永久地粘合到或嵌埋在現(xiàn)有路面中，不易于對(duì)它們進(jìn)行重新定位，表示新的路徑。
傳統(tǒng)引導(dǎo)系統(tǒng)的再一個(gè)缺點(diǎn)是它們不能為有視覺(jué)但視覺(jué)受損的人提供最有效的引導(dǎo)。即為幫助完全失明的人而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可能不具有幫助有視覺(jué)但視覺(jué)受損的人的其它有用特性。鑒于這些以及其它的與傳統(tǒng)系統(tǒng)有關(guān)的缺點(diǎn)，需要提供一種具有多種多樣有用特征的新的引導(dǎo)系統(tǒng)。
發(fā)明概要這里采用的術(shù)語(yǔ)“引導(dǎo)系統(tǒng)”是指通過(guò)使用者的感官之一向其提供信息的系統(tǒng)。因此，本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)包括能夠讓磁性傳感器向使用者提供信號(hào)的永久磁化部分。它還可以是視覺(jué)反差的，向使用者提供視覺(jué)信息，以及可以是觸覺(jué)反差的，向使用者提供觸覺(jué)信息。也可以把這些特征賦予其它移動(dòng)目標(biāo)的引導(dǎo)系統(tǒng)中，如鏟車(chē)或其它機(jī)器人裝置。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)包括至少兩個(gè)隔開(kāi)的永久磁化區(qū)，每個(gè)磁化區(qū)都產(chǎn)生磁場(chǎng)。兩個(gè)永久磁化區(qū)可以設(shè)置在另一個(gè)區(qū)域的任意一側(cè)，該區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)度較永久磁化區(qū)弱的磁場(chǎng)，在一個(gè)實(shí)施例中，前面所述的區(qū)域不產(chǎn)生磁場(chǎng)。系統(tǒng)還可以包括對(duì)永久磁化區(qū)產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)的便攜裝置，也可以將傳感器安裝在手杖上供人使用。在另一個(gè)實(shí)施例中，永久磁化區(qū)或是相互之間形成反差或是與產(chǎn)生強(qiáng)度弱的磁場(chǎng)的區(qū)域形成反差，或者具有不同的路面特征，或者二者兼有。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是本發(fā)明引導(dǎo)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖2是本發(fā)明引導(dǎo)系統(tǒng)的第二實(shí)施例的截面圖。
圖3是本發(fā)明引導(dǎo)系統(tǒng)的第三實(shí)施例的截面圖。
圖4是本發(fā)明引導(dǎo)系統(tǒng)的第四實(shí)施例的透視圖。
圖5是本發(fā)明引導(dǎo)系統(tǒng)的第五實(shí)施例的透視圖。
圖6是本發(fā)明引導(dǎo)系統(tǒng)的第六實(shí)施例的透視圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)讓移動(dòng)目標(biāo)(如人)通過(guò)觸、聽(tīng)、視覺(jué)或其部分組合從系統(tǒng)獲得信息。如圖1所示，系統(tǒng)包括隔開(kāi)的永久磁化區(qū)，每個(gè)永久磁化區(qū)產(chǎn)生能夠被傳感器檢測(cè)的磁場(chǎng)。當(dāng)傳感器檢測(cè)到磁場(chǎng)時(shí)，它會(huì)通知使用者傳感器的位置。另一方面，磁場(chǎng)傳感器能夠觸發(fā)諸如振動(dòng)機(jī)構(gòu)的觸感報(bào)警器，它可以與傳感器直接連接或無(wú)線連接。此外，能夠使永久磁化區(qū)或是相互之間或是與產(chǎn)生弱強(qiáng)度磁場(chǎng)的中間區(qū)域在觸覺(jué)上形成反差，從而使使用者從觸覺(jué)上獲得信息。最后，系統(tǒng)還在永久磁化區(qū)之間或是永久磁化區(qū)與其它區(qū)域之間提供視覺(jué)反差。這些特征(磁性、觸覺(jué)和視覺(jué)反差)中的每個(gè)特征可以獨(dú)立使用，或者與其它一個(gè)或兩個(gè)特征組合使用。其效果是提供一種可以定制成提供安裝者和使用者所需特征的通用引導(dǎo)系統(tǒng)。
Ⅰ．系統(tǒng)的一般工作圖1示出本發(fā)明引導(dǎo)系統(tǒng)的較佳實(shí)施例。如圖所示，系統(tǒng)10包括被產(chǎn)生比區(qū)域12較弱強(qiáng)度磁場(chǎng)的區(qū)域14間隔開(kāi)來(lái)的永久磁化區(qū)12。這里把區(qū)域14稱(chēng)為“弱場(chǎng)區(qū)”。永久磁化區(qū)盡管不是必須相同，但最好是相同的，并且最好與弱場(chǎng)區(qū)在磁性、結(jié)構(gòu)和視覺(jué)表觀上不同。使用者用手杖能夠檢測(cè)到永久磁化區(qū)與弱場(chǎng)區(qū)之間在結(jié)構(gòu)上的差異。手杖也可以裝有磁場(chǎng)傳感器，所以，使用者也能夠檢測(cè)到永久磁化區(qū)與弱場(chǎng)區(qū)之間在磁場(chǎng)上的差異。最后，至少有一個(gè)區(qū)域的視覺(jué)表觀與其它兩個(gè)區(qū)域的表觀應(yīng)當(dāng)形成足夠的反差，從而使視覺(jué)弱的人能夠覺(jué)察其差異。以下將逐個(gè)描述這些特征。
本發(fā)明已經(jīng)公開(kāi)，其中，被具有其它特性的弱場(chǎng)區(qū)隔開(kāi)的具有一定特性的間隔區(qū)域比單個(gè)區(qū)域更易于被感知。相信這是真的，因?yàn)樵谑终让看螔呙柚校桓糸_(kāi)的具有特定尺寸的永久磁化區(qū)要比單個(gè)區(qū)域提供更多的信號(hào)，且在特定距離內(nèi)提供更強(qiáng)的信號(hào)。這使該條形區(qū)比單個(gè)區(qū)域的其它系統(tǒng)更易于檢測(cè)得多。
Ⅱ．磁性反差磁化區(qū)最好是永久磁化的，意思是指它們會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而弱場(chǎng)區(qū)最好是非磁性敏感的。便攜傳感器對(duì)路徑兩側(cè)存在的磁場(chǎng)及其方向，以及路徑中間不存在磁場(chǎng)(或弱磁場(chǎng))進(jìn)行檢測(cè)，將信號(hào)提供給使用者。信號(hào)可以是聲音信號(hào)、振動(dòng)信號(hào)、視覺(jué)信號(hào)或向使用者表示傳感器已經(jīng)檢測(cè)到磁場(chǎng)的其它任何方式。
使永久磁化區(qū)產(chǎn)生強(qiáng)度足以讓傳感器能夠檢測(cè)的磁場(chǎng)。盡管對(duì)應(yīng)特定的應(yīng)用，所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度可能或大或小，但是，在15.25cm(6in)距離內(nèi)要求磁場(chǎng)約為0.5高斯。盡管在需要時(shí)可以設(shè)置有動(dòng)力的區(qū)域，但是，永久磁化區(qū)最好是無(wú)動(dòng)力的。此外，永久磁化區(qū)最好發(fā)射連續(xù)信號(hào)，而不是周期性信號(hào)，以減小使用者對(duì)他是否已經(jīng)離開(kāi)所需路徑感到困感，或者僅僅介于連續(xù)信號(hào)之間。此外，可以使永久磁化區(qū)產(chǎn)生交替極性的磁場(chǎng)，所以，在一段距離內(nèi)凈磁場(chǎng)基本檢測(cè)不出。
最直接影響磁性信號(hào)可檢測(cè)性的三個(gè)因素是面積(放置磁性材料的區(qū)域的大小)、功率(磁性材料的強(qiáng)度)和排列(磁性材料取向如何)。實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)大面積放置磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，更易于對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。然而，在整個(gè)樓面或過(guò)道上放置磁性區(qū)是不實(shí)際的，因此，必須進(jìn)行折衷。獲得足夠大面積的一種方法是提供能夠以連續(xù)形式應(yīng)用的磁化帶或磁化條，也可以在靠近障礙物、門(mén)等位置處提供墊子(可以由幾條磁化帶構(gòu)成)。
高強(qiáng)度的磁化帶比低強(qiáng)度的磁化帶更便于檢測(cè)，提供高強(qiáng)度磁化帶的一種方法是采用既寬又厚的磁化帶。盡管在較遠(yuǎn)的距離下，又寬又厚的磁化帶要比又窄又薄的磁化帶便于檢測(cè)，但是，在較近的距離下，后者比前者實(shí)際上更好檢測(cè)。這一效應(yīng)如下表所示。表1為場(chǎng)磁場(chǎng)強(qiáng)度(高斯)與條帶寬度和條帶上方的測(cè)量距離的關(guān)系。用于進(jìn)行測(cè)量的磁化帶按照以下在Ⅴ節(jié)中的描述制成的，測(cè)得寬5.08cm(2in)、厚2.0mm(0.07in)、長(zhǎng)152.4cm(5ft)。
表1磁性帶的寬度磁性帶上方距離 2.54cm(1in) 5.08cm(2in) 10.16cm(4in) 20.32cm(8in)2.54cm(1in) 7.44 9.41 7.60 4.515.08cm(2in) 2.22 3.78 4.75 3.827.62cm(3in) 1.02 1.90 2.93 3.0610.16cm(4in)0.59 1.12 1.90 2.3915.24cm(6in)0.26 0.52 0.95 1.4720.32cm(8in)0.15 0.29 0.58 0.9625.4cm(10in)0.10 0.19 0.37 0.6630.48cm(12in) 0.07 0.13 0.26 0.48如表1所示，隨著檢測(cè)距離的增大，較窄的磁化帶更明顯地從強(qiáng)磁場(chǎng)過(guò)渡到弱磁場(chǎng)。例如，2.54cm寬的磁化帶在30.48cm距離下的磁場(chǎng)強(qiáng)度不足2.54cm距離下強(qiáng)度的1％，而20.32cm寬磁化帶的磁場(chǎng)強(qiáng)度在同一距離下僅僅下降到初始強(qiáng)度的11％。由于強(qiáng)磁場(chǎng)與弱(零)磁場(chǎng)之間的轉(zhuǎn)變更易于被檢測(cè)，因此，對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言，較窄的磁化帶比較寬的磁化帶好。更具體地說(shuō)，由于應(yīng)當(dāng)在約12.7cm(2in)距離下可對(duì)磁化帶進(jìn)行檢測(cè)，因此，在較佳寬度約為2.54cm(1in)、5.08cm(2in)的磁化帶上應(yīng)當(dāng)最好檢測(cè)。
最后，對(duì)于磁性敏感區(qū)的排列，用寬度為5.08cm(2in)條帶相互隔開(kāi)0.0cm(0in)、5.08cm(2in)、10.16cm(4in)、15.24cm(6in)進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)，在條帶上方2.54cm(1in)距離處的相對(duì)兩個(gè)條帶的8個(gè)位置以及條帶上方10.16cm(4in)距離處的3個(gè)位置上獲取磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果。大磁場(chǎng)與小磁場(chǎng)之間的最大轉(zhuǎn)變出現(xiàn)在至少隔開(kāi)5.08cm(2in)的相反極性的條帶上。
鑒于上述的考慮，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括兩條寬為5.08cm(2in)、隔開(kāi)10.16cm(4in)的磁性敏感帶。這一產(chǎn)品可以以輥軋形式提供，這里，滾筒總寬度約為20.32cm(8in)。
用于檢測(cè)磁場(chǎng)的傳感器可以是任何一種合適的傳感器。通常，傳感器應(yīng)當(dāng)是廉價(jià)、耐用和足夠靈敏的，能夠檢測(cè)永久磁化區(qū)產(chǎn)生的磁場(chǎng)。傳感器應(yīng)當(dāng)與永久磁化區(qū)產(chǎn)生的磁場(chǎng)相匹配，傳感器能夠可靠地檢測(cè)永久磁化區(qū)產(chǎn)生的磁場(chǎng)。本發(fā)明的另一個(gè)有益特點(diǎn)是能夠采用低成本的傳感器，尤其是傳感器將用在靠近磁場(chǎng)區(qū)的話。一種較佳的傳感器為霍爾效應(yīng)傳感器，如Honeywell MicroSwitch公司提供的牌號(hào)為SS495A的一種合適的傳感器。可以將傳感器安裝在手杖的端頭或行人的鞋中，或其它任何方便的位置上，只要傳感器具備檢測(cè)磁場(chǎng)和檢測(cè)磁場(chǎng)之差的能力。
Ⅲ．觸覺(jué)反差可以采用幾種不同的方式提供永久磁化區(qū)與弱場(chǎng)區(qū)之間的觸覺(jué)反差。圖2示出了觸覺(jué)反差的區(qū)域。通過(guò)永久磁化區(qū)與弱場(chǎng)區(qū)的觸覺(jué)反差，使用者能夠確定手杖是沿所需路徑移動(dòng)還是開(kāi)始偏離所需路徑。
通過(guò)一系列縱向或橫向的凹槽、凸起或其它任何合適結(jié)構(gòu)可以提供觸覺(jué)反差。例如，在圖2中，在永久磁化區(qū)12中形成一組具有方形截面的縱向列線凹槽16，在弱場(chǎng)區(qū)14中形成一組具有更為圓滑形截面的縱向列線凹槽18。凹槽通常深1.3mm(0.05in)、寬3.3mm(0.13in)，這樣便于清潔并提供防滑路面。提供防滑和不同紋理的另一種路面由隨機(jī)分撒在外涂保護(hù)層路面上因而被粘合在基底上的直徑約0.77mm(0.03in)的小顆粒組成。
圖3示出本發(fā)明一個(gè)不同的實(shí)施例，其中，由于磁化帶10a將用于例如地毯之下，所以未提供觸覺(jué)反差。
在這里所述的較佳實(shí)施例中，包括兩個(gè)被10.16mm(4in)非磁敏區(qū)分開(kāi)的寬5.08mm(2in)的磁敏條，外側(cè)的兩個(gè)磁敏條紋理較高(采用3M公司提供的牌號(hào)380系列STAMARKTM人行道標(biāo)記帶下的人行道標(biāo)記磁性帶)，中間的區(qū)域應(yīng)當(dāng)紋理較低但仍然是防滑的(采用3M公司的平坦、反光、防滑的標(biāo)記磁性帶)。
Ⅳ．視覺(jué)反差通常需要這些區(qū)域具有視覺(jué)反差，以使有限視力的使用者能夠識(shí)別由這些區(qū)域所限定的路徑。通過(guò)顏色或圖案可以提供永久磁化區(qū)與弱場(chǎng)區(qū)之間的視覺(jué)反差。盡管可以采用黑白色的顏色，但是，相信黃綠色(波長(zhǎng)550納米)與黑色邊界的反差能提供最大視覺(jué)反差。此外，由于亮度越高，反差越大，最好使某些所選顏色的亮度盡可能地高。提高亮度因而也是提高反差的一種方法是增加熒光，因此，在一個(gè)實(shí)施例中上述的黃綠色可以是熒光。
當(dāng)間隔的磁性區(qū)被中間區(qū)域隔開(kāi)時(shí)，中間區(qū)域最好是黃綠色，而間隔的磁性區(qū)域最好是黑色。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以采用各種標(biāo)準(zhǔn)或熒光彩色以及圖案，如棋盤(pán)圖案、標(biāo)識(shí)語(yǔ)、字母符號(hào)和表示所需路徑方向的箭頭。如圖3所示，如果磁性帶10a用在看不到的地方，如在地毯下面，則不需要具有視覺(jué)反差。
在這里所述的較佳實(shí)施例中，包括被10.16mm(4in)非磁敏區(qū)分開(kāi)的兩個(gè)寬5.08mm(2in)的磁敏條，外側(cè)的磁敏條為黑色，中央的磁敏區(qū)域是波長(zhǎng)約為550納米的熒光綠-黃色。
Ⅴ．構(gòu)成及應(yīng)用永久磁化區(qū)和弱場(chǎng)區(qū)可以由任何合適的材料，包括塑料和金屬材料制成。永久磁化區(qū)的較佳材料由3M公司交通管理材料分部以實(shí)驗(yàn)牌號(hào)“Smart Tape”提供，因?yàn)檫@種材料經(jīng)久耐用，能產(chǎn)生可檢測(cè)的磁場(chǎng)并可以使之產(chǎn)生觸覺(jué)和視覺(jué)反差區(qū)。弱場(chǎng)區(qū)的較佳材料由3M公司以牌號(hào)STAMARKTM380或385提供，因?yàn)檫@種材料的成本比用于制造永久磁化區(qū)的材料低，它也是經(jīng)久耐用的，并能夠模制和著色。
可以采用幾種傳統(tǒng)的工藝方法來(lái)制造永久磁化區(qū)。較佳的處理方法是將下列材料(所有各部分都以重量計(jì))在Banbury型內(nèi)部混合器中化合(橡膠)原批Paracril B 100.0Chlorez 700S 70.0Paroil 140LV 5.0Stearic Acid 0.5Vanstay SC 0.5
Stantowhite Crystals 1.0PE Minifiber 13038F20.0PET 6-3025 fibers 10.0磁性顆粒Barium heraferrite P-235 950.0總重量 1157在上表中，ParacrilTMB是Uniroyal化學(xué)公司提供的中等丙烯睛含量的丁睛橡膠；ChlorezTM700S是Dover化學(xué)公司提供的固體氯化石蠟；Paroil 140 LV是Dover化學(xué)公司提供的液體氯化石蠟；Stearic Acid是Witco化學(xué)公司Humko化學(xué)分公司提供的助處理劑；VanstayTMSC是R.T.Vanderbilt公司提供的鰲合劑型穩(wěn)定劑；StantowhiteTMCrystals是Monsanto化學(xué)公司提供的抗氧化劑；PEMinifiber 13038F是Mini Fibers公司提供的高密度聚乙烯纖維；PET 6-3025 fibers是Mini Fibers公司提供的0.635cm(0.25in)*3d聚酯纖維；Barium heraferrite P-235是Arnold工程公司提供的磁性顏料。
當(dāng)混合溫度達(dá)到146℃(295°F)時(shí)，混合物從混合器中降落到雙滾筒橡膠滾軋機(jī)上。橡膠滾軋機(jī)將材料壓片并通過(guò)雙滾筒砑光機(jī)饋送，產(chǎn)生厚度約為1.4mm(0.055in)的片狀材料。
根據(jù)第5,227,221(2列，47-65行)號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中所述的處理方法對(duì)材料片進(jìn)行浮凸處理，提供具有多個(gè)從一個(gè)主表面上凸起的凸部的整合磁性材料片。經(jīng)過(guò)浮凸處理的磁性材料片在凸部之間的谷中厚度約為0.5mm(0.02in)，在凸部的頂部厚度約為1.6mm(0.063in)。利用第5,227,221號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中所述的工藝方法，在浮凸材料片凸部的頂部及側(cè)面施加一層不連續(xù)的液體顆粒粘合材料。顆粒粘合材料與第5,227,221(4列，20-39行)號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中的聚氨基甲酸乙酯珠粒粘合劑相同，不同之處在于顏料分散體是由以下組分制成的顆粒粘合劑顏料分散體成分％(重量)功能甲基·異丁基酮7.04 溶劑2-乙基己酸鋅 3.52 催化劑
Stan-Tone 10 EPX0341.55白色顏料分散體Stan-Tone 25 EPX013.52 紅色顏料分散體Stan-Tone 90 EPX0444.37黑色顏料分散體Stan-Tone 10 EPX03為分散在雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂的二環(huán)氧甘油醚中的白色顏料。Stan-Tone 25 EPX-1為分散在雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂的二環(huán)氧甘油醚中的紅色顏料。Stan-Tone 90 EPX04為分散在雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂的二環(huán)氧甘油醚中的黑色顏料。表中列出的牌號(hào)，每一種材料是由Harwick化學(xué)公司提供的。
涂覆顆粒粘合材料的凸部的表面撒有Carbo陶瓷公司提供的CARBOLITEHCARBOPROP牌號(hào)的這種耐久的黑色球形防滑顆粒。應(yīng)用這些顆粒是為了將它們部分嵌埋在液體顆粒粘合材料中。如第5,227,221號(hào)美國(guó)專(zhuān)利所述，在大約175℃(350°F)溫度下，通過(guò)讓材料片在爐子里停留約10分鐘時(shí)間，使液體顆粒粘合材料固化。
將厚度約為125微米(0.005in)的一層橡膠樹(shù)脂壓敏粘合劑層疊在材料片的底部。材料片感覺(jué)與整合人行道標(biāo)識(shí)帶相似，與3M公司提供的STAMARKTM380系列人行道標(biāo)識(shí)帶和STAMARKTM385系列非反光連接覆蓋帶的感覺(jué)更相似。材料片在視覺(jué)上與STAMARKTM385系列帶相似，不同之處在于，凸部之間的非顆粒涂層區(qū)的顏色為暗紫褐色，而不是黑色。
總之，永久磁化區(qū)和弱場(chǎng)區(qū)也可以取任何合適的寬度和厚度，既可以是連續(xù)的也可以是分段的，當(dāng)然前者更好。例如，弱場(chǎng)區(qū)的寬度可以為約25至180mm(1.0至7.0in)，厚度約為2mm(0.08in)。永久磁化區(qū)的寬度可以各為約10至75mm(0.5至3.0in)，厚度與弱場(chǎng)區(qū)的厚度相同。永久磁化區(qū)的最外側(cè)邊緣最好翹起，從而使有輪車(chē)輛更易于橫穿該區(qū)域。由于上述這些原因，相信永久磁化區(qū)之間的分離是重要的，分開(kāi)的距離最好是單個(gè)永久磁化區(qū)寬度的兩倍。盡管連續(xù)的磁化區(qū)較佳，它可以保證使用者不會(huì)因磁化區(qū)的斷開(kāi)而走錯(cuò)路，但是，在適當(dāng)?shù)牡胤揭部梢圆捎梅侄蔚拇呕瘏^(qū)。
在戶(hù)內(nèi)和戶(hù)外都可以采用本發(fā)明，也可以將其應(yīng)用到諸如地毯、瓷磚或混凝土一類(lèi)的基底下方，或者將其應(yīng)用到形形色色地面的頂部。例如，要在現(xiàn)有地鐵車(chē)站中提供一條路徑，可以沿所需路徑將該系統(tǒng)應(yīng)用到現(xiàn)有混凝土地面上，并利用合適的粘合劑將其固定在這些地面上。對(duì)于辦公室，可能更需要在地毯之下安置本系統(tǒng)(因此沒(méi)有觸覺(jué)和視覺(jué)反差特征)，通過(guò)將磁化區(qū)制作得盡可能薄，這是很容易實(shí)現(xiàn)的。在新的建筑中，可以將系統(tǒng)埋在混凝土下面。在這種情況中，可以將弱場(chǎng)區(qū)改進(jìn)為僅僅是網(wǎng)狀體或者是足以維持永久磁化區(qū)之間均勻距離的某種結(jié)構(gòu)。
也可以將附加特征做在本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)中。例如，在路徑的分口處，對(duì)各個(gè)新路徑，永久磁化區(qū)的觸覺(jué)、磁性和視覺(jué)特征可以是不同的。例如，右側(cè)的路徑可以具有橫向通道、較高磁場(chǎng)和棋盤(pán)圖案，而左側(cè)的路徑可以具有縱向通道、較低磁場(chǎng)和直線圖案。也可以采用不同的紋理圖案使這些磁化區(qū)相互產(chǎn)生反差。磁化區(qū)可以用粘合劑(或是壓敏的或是熱敏的)將其附著到路面上。如果粘合劑是壓敏粘合劑，它可以允許重新定位以及用可更換襯里對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。各個(gè)磁化區(qū)也可以是整合的，既與磁化區(qū)附著的路面中凹凸不平相整合，也允許磁化區(qū)彎曲。
圖4示出本發(fā)明的系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例，其中間隔的磁敏區(qū)12a與弱場(chǎng)區(qū)14a沿每個(gè)條帶10b相交替。
多個(gè)弱場(chǎng)區(qū)和永久磁化區(qū)也可以設(shè)置在單個(gè)條帶10c中，如圖5所示。這里，中央的永久磁化區(qū)12b的側(cè)面是弱場(chǎng)區(qū)14b，弱場(chǎng)區(qū)14b的側(cè)面又是永久磁化區(qū)12c。
圖6示出又一個(gè)實(shí)施例，其中永久磁化區(qū)12d與弱場(chǎng)區(qū)14c以交替關(guān)系沿圖所示條帶10d的長(zhǎng)度橫向排列。沿永久磁化區(qū)和弱場(chǎng)區(qū)12d和14c的外側(cè)邊緣可以設(shè)置附加區(qū)20，如果需要的話，附加區(qū)可以都有或者都沒(méi)有這些類(lèi)型區(qū)域的屬性。
Ⅵ．實(shí)驗(yàn)結(jié)果用11個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象對(duì)本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)，以對(duì)四種引導(dǎo)功能進(jìn)行評(píng)估停步、改變路徑方向、直線引導(dǎo)和定位。實(shí)驗(yàn)對(duì)象一般是由于視覺(jué)有限，如視場(chǎng)有限、視力模糊、夜盲和單眼失盲而需要引導(dǎo)的人。給實(shí)驗(yàn)對(duì)象提供一個(gè)頭部裝有傳感器的手杖。當(dāng)手杖移近引導(dǎo)磁性帶時(shí)，如下所述，傳感器通過(guò)手杖柄中的揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。包括頭部的傳感器在內(nèi)，手杖長(zhǎng)160cm(5.25ft)。
引導(dǎo)磁性帶置于地毯下面，地毯的厚度足以阻止進(jìn)行視覺(jué)和觸覺(jué)識(shí)別。房間的燈光熄滅。磁性帶由三個(gè)測(cè)得寬各為5.1cm(2.0in)的磁性條組成，每個(gè)磁性條相距5.1cm(2.0in)相互平行放置。
至于四個(gè)被試驗(yàn)的引導(dǎo)功能，停步是很重要的，因?yàn)樗軌蚴箤?shí)驗(yàn)對(duì)象避免危險(xiǎn)。在過(guò)道的預(yù)定位置上提供一段上述磁性帶，對(duì)停步進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)實(shí)驗(yàn)對(duì)象檢測(cè)到磁性帶時(shí)，令其停步。在起點(diǎn)之后的左轉(zhuǎn)路徑4.2m(14ft)處放置磁性帶，對(duì)改變路徑方向進(jìn)行測(cè)量。未告訴實(shí)驗(yàn)對(duì)象路徑轉(zhuǎn)向哪條道路，但是，令其跟著該路徑走。通過(guò)將磁性帶直線放置對(duì)直線引導(dǎo)進(jìn)行測(cè)試，然后令每個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象兩次跟著磁性帶走，一次關(guān)閉傳感器，一次接通傳感器。實(shí)驗(yàn)對(duì)象橫穿地毯直至他或她從起點(diǎn)起穿過(guò)直線4.8m(16ft)，在這一點(diǎn)對(duì)偏離直線進(jìn)行測(cè)量。最后，定位功能也是重要的，因?yàn)樗軌蚴箤?shí)驗(yàn)對(duì)象找到特定房間、門(mén)、電梯或其它位置。對(duì)定位功能進(jìn)行測(cè)試，將一段磁性帶放置在門(mén)道下面，令實(shí)驗(yàn)對(duì)象沿過(guò)道移動(dòng)直至他們識(shí)別門(mén)為止。在過(guò)道中總共有8扇門(mén)。
本發(fā)明的系統(tǒng)在幫助實(shí)驗(yàn)對(duì)象沿直線和拐角行走并定位在特定位置處是有效的。具體說(shuō)，在停步試驗(yàn)中，所有的實(shí)驗(yàn)對(duì)象在磁性帶前平均約168cm(5.5ft)處都停在磁性帶面前。在改變路徑方向的試驗(yàn)中，所有的實(shí)驗(yàn)對(duì)象都正確地跟著路徑左轉(zhuǎn)。在直線行走引導(dǎo)試驗(yàn)中，關(guān)閉傳感器時(shí)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象偏離直線平均60cm(1.97ft)，打開(kāi)傳感器時(shí)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象偏離直線平均14.6cm(0.48ft)。在定位試驗(yàn)中，所有11個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象都正確地定位在標(biāo)注的門(mén)道處。
本發(fā)明的適用用途有多種多樣。它可以用在辦公室、學(xué)校、家庭、公共設(shè)施、旅館和醫(yī)院中，不僅能夠用于對(duì)所需路徑進(jìn)行標(biāo)識(shí)，還可以用于對(duì)諸如樓梯、緊急出口、浴室、水房、窗和門(mén)等結(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。其它用途還有對(duì)兩個(gè)區(qū)域之間的邊緣或邊界(如從人行道進(jìn)入停車(chē)場(chǎng))進(jìn)行標(biāo)識(shí)。
盡管已經(jīng)參照幾個(gè)示范實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了描述，但是，本發(fā)明的范圍不是由這些實(shí)施例限定的，而是由以下的權(quán)利要求限定的。
權(quán)利要求
1．一種供移動(dòng)人員使用的引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于包括至少兩個(gè)隔開(kāi)的縱向延伸的區(qū)域，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括a)磁性反差區(qū)；b)由對(duì)比色提供的視覺(jué)反差區(qū)；c)觸覺(jué)反差區(qū)。
2．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)弱場(chǎng)區(qū)。
3．如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的區(qū)域以相鄰關(guān)系固定，提供一個(gè)連續(xù)的條帶。
4．如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的弱場(chǎng)區(qū)不產(chǎn)生磁場(chǎng)。
5．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括對(duì)永久磁化區(qū)產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)的便攜裝置。
6．如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的檢測(cè)裝置進(jìn)一步包括提供所述檢測(cè)裝置相對(duì)所述永久磁化區(qū)的位置指示的裝置。
7．如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的檢測(cè)裝置安裝在手杖上。
8．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的永久磁化區(qū)和弱場(chǎng)區(qū)是無(wú)動(dòng)力的。
9．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個(gè)區(qū)域包括將該區(qū)域粘合到路面上的粘合劑涂層。
10．如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的粘合劑是壓敏粘合劑。
11．如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的有壓敏粘合劑的區(qū)域是可重新定位的。
12．如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的壓敏粘合劑有與其附著的可更換襯里。
13．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的磁性區(qū)是整合的。
14．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的磁化區(qū)排列成使它們具有相反極性。
15．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的顏色為熒光。
全文摘要
本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)包括至少兩個(gè)隔開(kāi)的永久磁化區(qū),每個(gè)磁化區(qū)可產(chǎn)生磁場(chǎng)。兩個(gè)永久磁化區(qū)可以設(shè)置在另一個(gè)區(qū)域的任意一側(cè),該區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)度比永久磁化區(qū)弱的磁場(chǎng),在一個(gè)實(shí)施例中,前面所述的區(qū)域不產(chǎn)生磁場(chǎng)。系統(tǒng)還可以包括對(duì)永久磁化區(qū)產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)的便攜裝置,可以將傳感器安裝在手杖上供人使用。在另一個(gè)實(shí)施例中,永久磁化區(qū)或是相互之間形成反差或是與產(chǎn)生弱強(qiáng)度磁場(chǎng)的區(qū)域形成反差,或者具有不同的路面特征,或者二者兼有。
文檔編號(hào)E01F9/04GK1213290SQ9719295
公開(kāi)日1999年4月7日 申請(qǐng)日期1997年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月11日
發(fā)明者B·A·岡薩雷斯, R·L·帕藤 申請(qǐng)人:美國(guó)3M公司