盲人专用GPS导航鞋的设计

基于可穿戴的智能盲人导航设计作者：李诗芸来源：《工业设计》2018年第03期摘要：近年来，我国视障者的人口数量不断增加，盲人出行的安全性、便利性得到越来越高的关注。

然而，日新月异的社会环境，道路交通显现出较多隐患，现有的盲人辅助出行工具无法全面的保障盲人出行安全。

本文基于这样的现状，分析我国盲人出行特点，研究保障其安全出行的方式，设计出适用于盲人出行的产品。

关键词：盲人；便利出行；穿戴设备；智能导航中国分类号：TB472 文献标识码：A文章编码：1672-7053（2018）03-0102-02盲人导航是世界范围内未妥善解决的课题之一，根据卫生部统计，中国的盲人达一千四百万之多，数量列居世界之首。

每年，我国新增盲人和弱视群体约45万，他们的出行问题亟需解决。

现今，辅助这些弱势群体出行的工具多为简易拐杖，极少配备有导盲犬。

而被占用的盲道、路况不好、悬挂的障碍物、危险的十字路口，这些障碍普通的拐杖无法准确探明，迷路时不易定位，亲属无法及时寻找，这些都让让人的行走伴随着高风险，导致中国的弱视及盲人群体难以出行。

为了消除这一弱势群体出行的阴影，通过研究发现盲人外出时所遇困难及现阶段产品存在的缺陷，设计了一种基于可穿戴的智能盲人导航系统。

1 现有助行产品以及盲人群体的出行体验我国视力残疾者人数居高不下，约占残疾人总数的百分之十五。

根据问卷调查，视力残疾群体表示非常需要帮助出行的产品，现阶段市场上现有的单一盲杖难以满足其需求，其他产品例如电子盲杖等价格较高，且在功能与设计中存在一些问题。

在盲人相关课题的设计领域，与盲人产品相关的设计研究与理论日趋完善，但产品的具体形态较少涉及。

随着科技发展市场上已研制出了多种盲人行走辅助器，即便如此，基本上所有盲人助行产品都未能解决盲人独自穿行马路的问题。

除此之外，多种电子盲人助行产品未受到盲人青睐，主要是因为其过度高的价格、不完善的用户界面和不美的外观。

2 对于盲人群体助行的需求分析2.1 盲人群体感知系统人们通过感知来了解客观事物，感知行为指通过自身的感觉、认知本能和记忆经验等综合因素来感知环境信息和外界刺激的行为，及对这些信息和刺激所作的一系列复杂反应，表现为情感变化、条件发射或者各种行为活动等。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910148061.5(22)申请日 2019.02.28(71)申请人 鲍洁地址 264006 山东省烟台市开发区金沙江路87号(72)发明人 鲍洁　(74)专利代理机构 昆明合众智信知识产权事务所 53113代理人 陈娟(51)Int.Cl.A43B 3/00(2006.01)(54)发明名称一种盲人专用鞋(57)摘要本发明涉及一种盲人专用鞋，包括鞋体、导盲本体和红外感应器，所述鞋体侧面设有固定环，所述导盲本体后侧固定连接有固定带，所述固定带穿过所述固定环将所述导盲本体固定于所述鞋体侧面；所述鞋体侧面设有若干固定扣，所述红外感应器插于所述固定扣内，所述红外感应器通过导线与所述导盲本体连接；所述导盲本体内部设有GPS导航系统、语音识别系统、蓝牙系统、语音播放器和震动器，所述震动器与所述红外感应器相关联，所述导盲本体上端设有电池安装盒；所述红外感应器上设有红外感应探头，所述红外感应探头位于所述鞋体的最前端，所述红外感应器上设有若干LED灯。

可以为盲人提供路面信息和导航信息，而且刷洗方便，更加适合盲人使用。

权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 109619754 A 2019.04.16C N 109619754A权　利　要　求　书1/1页CN 109619754 A1.一种盲人专用鞋，其特征在于，所述盲人专用鞋包括鞋体(1)、导盲本体(2)和红外感应器(3)，所述鞋体(1)侧面设有固定环(4)，所述导盲本体(2)后侧固定连接有固定带(5)，所述固定带(5)穿过所述固定环(4)将所述导盲本体(2)固定于所述鞋体(1)侧面；所述鞋体(1)侧面设有若干固定扣(6)，所述红外感应器(3)插于所述固定扣(6)内，所述红外感应器(3)通过导线(7)与所述导盲本体(2)连接；所述导盲本体(2)内部设有GPS导航系统、语音识别系统、蓝牙系统、语音播放器和震动器，所述震动器与所述红外感应器(3)相关联，所述导盲本体(2)上端设有电池安装盒(8)，所述电池安装盒(8)内安装电池；所述红外感应器(3)上设有红外感应探头(9)，所述红外感应探头(9)位于所述鞋体(1)的最前端，所述红外感应器(3)上设有若干LED灯(10)。

基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计与实现随着智能科技的不断发展，越来越多的智能产品应用到了我们的日常生活中。

智能手机、智能家居等产品的普及，让我们的生活变得更加便捷和舒适。

对于一些特殊群体来说，智能化产品的应用并不那么容易。

比如盲人群体，在日常出行和生活中会面临很多困难和挑战。

如何利用智能科技来改善盲人群体的生活质量，成为了一个急需解决的问题。

在这个背景下，基于地图导航的智能化盲人拐杖应运而生。

它将地图导航技术与传统盲人拐杖相结合，通过声音和震动等方式引导盲人进行导航，大大提高了盲人的出行安全和自主性。

本文将从设计、功能实现和应用场景等方面对基于地图导航的智能化盲人拐杖进行详细介绍。

一、设计方案基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计需要考虑到盲人的特殊生活需求和使用习惯，同时结合地图导航技术，实现导航功能。

智能化盲人拐杖需要具备定位功能，可以通过GPS、北斗等卫星定位系统精确定位盲人的位置。

还需要与智能手机等设备连接，获取实时导航信息。

盲人拐杖需要能够通过声音和震动等方式将导航信息传达给盲人，引导他们前行。

拐杖的外观设计也需要考虑到盲人使用时的舒适性和稳定性，以及防止碰撞的安全性。

设计方案需要充分考虑到盲人的需求，同时结合现有的地图导航技术，实现盲人拐杖的智能化功能。

在设计过程中，还需要考虑到产品的可持续性和成本控制，使得智能化盲人拐杖成为一个实用且高性价比的产品。

二、功能实现在功能实现方面，还需要考虑到产品的稳定性和可靠性。

在不同的环境下，如室内、室外、复杂道路等场景下，需要确保产品能够准确获取定位信息和实时导航信息，同时能够有效地传达给盲人。

这需要在软件和硬件方面都有较高的技术水准和稳定性。

三、应用场景基于地图导航的智能化盲人拐杖在日常生活中有着广泛的应用场景。

它可以帮助盲人更加方便地进行出行。

盲人在外出时可以通过拐杖获取导航信息，知道自己的位置和前行的方向，大大提高了出行的安全性和自主性。

智能化盲人拐杖可以帮助盲人更好地适应复杂环境。

盲人专用GPS导航鞋的设计摘要：因为在这个社会之上有部分人因为先天性或者是外在原因造成的丧失视力导致失明。

那么，在这些盲人之中他们依赖于辅助工具进行正常的生活活动。

比如gps导航，盲人仗等等，当然还有些人会使用导盲犬进行在马路大街小巷之中行走。

GPS导航系统种类也很多样，有普通的GPS盲人导航器，有GPS 导航眼睛、还有GPS导航鞋等等。

今天着重来讲述一下导航鞋。

本文通过对GPS 的介绍，GPS在盲人导航鞋之中的应用以及GPS盲人导航鞋的功能和GPS导航鞋的设计图进行简单的阐述。

关键词：盲人；GPS；导航鞋；设计1.前言所谓的盲人导航器就是运用高科技将当行气的内部放入GPS定位的装置、指路陀螺仪等等装置，然后采取一种触觉反馈的方式反馈到屏幕之上，可以再屏幕之上展现出盲文，提供给失明人士使用，用来保证盲人可以通过盲文来进行正常的操作。

而如果说依赖于导盲犬和手杖的盲人可以采用激光测距仪或者是指路陀螺仪。

为了把帮助盲人方便出行，GPS盲人导航仪通常采用臂套式的设计，可以简单轻巧绑在自己的胳膊之上，不会造成过多的重量负担或者说是占有很大的面积等等。

那么随着社会经济的发展，GPS盲人导航的出现，我们今天也来设计一款导航器。

因为随着社会的稳定发展对社会之中的弱势群体也逐渐开始了关注，那么如何保障社会中身体缺陷群体正常的生活呢，尤其是盲人的出入安全成为一个令人关注的焦点问题。

所以说我们也有必要设计一款简单轻巧的安全导航喜用保障盲人出行的时候可以保障盲人自身的人身安全。

利用卫星定位系统GPS 定位技术，我们构想，设计一种关于盲人专用GPS导航鞋。

虽然，市场上还没有成形的这类产品，然而一旦出现，相信很快能形成产业趋势，并且应用前景十分广阔。

2.GPS系统原理简介和盲人专用GPS导航鞋中GPS的应用2.1GPS 系統原理简介GPS 就是我们俗称的全球定位系统，他可以实时的确定你所存在的位置等等。

所以用在盲人的导航仪器之中非常的适合。

盲人走路不再困惑，电子导盲鞋的实验电路制作本设计是在盲人或弱视者双脚的鞋底上安装电子装置，用超声传感器精确测量鞋底前掌中心与地面的距离，将距离转换为时间，再将时间转换为电压，由压控振荡器产生声频振荡，其频率与距离相关。

再经过无线传到盲人头部的接收电子装置，驱动耳机，双鞋的共用一个信道，因为走路两脚不能同时离地，左／右只有一路工作．当抬起一只脚时，鞋底上的传感器检测到大于10厘米就有声频产生，距离越大，声调（频率）越高，平地走路声调高低变化平缓。

下楼梯时，脚抬起一前迈——下落，能正常听到声调高低较大的变化．遇到深坑大于30cm声调会很尖，起提示作用。

其原理框图如下图所示。

1．时序信号的产生因为用电池供电，电压随着使用时间会逐步下降。

用通常的RC振荡器频率不稳定。

用通常收音机的465kHz的陶瓷振子产生振荡，再经过12分频，得到39kHz信号，再经过一系列的分频可以得到所需得各种时序脉冲信号。

4069内部只有一级CMOS反相器，一般称非缓冲门，用“UB”表示，适合做32KHz到465kHz的晶体振荡器，下图中R2的负反馈使UID工作在线性放大区，约为1/2电源电压。

UID第9脚有一个微弱的变化经过UID，UIE两级反相，得到同相位的放大r的信号，经过X2三端陶瓷滤波器，只有465kHz的信号能通过，正反馈到UID第9脚。

形成连续的振荡。

这时如果取走R2照旧有振荡。

没有R2，刚接通电源时UID第9脚可能只有零点几伏，第8脚输出高，UIE第11脚低。

处于开关状态，不能对小信号放大。

不起振。

偶尔触一下第9脚可能开始工作，但不一定稳定。

可见R2的作用把UID第9脚电平拉到线性区。

如果把74HC04代替4069，因为74HC04内部每个门有三级反相门，接上R2后已经形成奇数级环形振荡器的结构，即使没有X2已经有若干兆赫兹的振荡。

接上X2也难达到目的。

C4，C5,C6是匹配电容。

还可以微调频率。

接上后实际频率为470kHz。

基于单片机的智能盲人避障靴子刘天金;杨雪【摘要】针对目前市场上适用于盲人出行的电子设备,本文设计了一种基于单片机的智能盲人避障靴子.该项目以STC89C52单片机为主控制模块,结合超声波模块、人体红外感应模块、GPS模块、压力传感模块、键盘与液晶显示模块、提示报警模块等多个外部功能模块,实现了障碍物探测与高度预估、探测并提示避让行人、GPS定位防走失、防误判、人机交互等多种功能,最后将所述功能集合到一只短靴上来实现.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2018(000)009【总页数】3页(P16-18)【关键词】单片机;盲人出行;智能式穿戴设备;设计【作者】刘天金;杨雪【作者单位】大连海事大学信息科学技术学院;大连海事大学信息科学技术学院【正文语种】中文0 引言随着科学技术的飞速发展，电子产品越来越普遍，一些智能盲人出行辅助设备的出现大大改变了盲人对传统的盲杖的依赖，但是有些智能电子设备价格昂贵，且类似于智能盲杖之类的设备带来了一定的劳动强度，给盲人的出行带来了不便。

目前，单片机的控制技术已经非常成熟。

将单片机与其他诸如超声波测距、液晶显示器、人体感应器、GPS模块等结合起来实现智能盲人避障鞋子的设计，具有深刻的现实意义和研究意义。

本文主要围绕智能盲人避障靴子主要功能的设计与实现展开研究，以设计一种价格低廉、适用范围广、操作方便、并能实现简单人机交互的智能盲人避障靴子。

图1 系统功能框图1 系统概述该智能盲人避障靴子总体由7个模块构成，功能框图如图1所示。

其中，主控制模块以单片机为核心构成，对系统进行整体控制；超声波模块进行障碍物距离探测，由固定高度不同的两个超声波模块结合可以实现对障碍物高度的预估；人体红外感应模块可以对行人进行探测，红外感应报警器与之无线连接实现报警提示；报警提示模块由蜂鸣器、语音播报和振动装置三个部分构成；按键与液晶显示可以实现报警距离的设置和语音录入操作；压力传感器模块控制超声波电路的通断进行防误判处理；GPS模块对盲人进行定位，并通过GSM模块与智能手机通信；除湿散热装置对主控制模块进行必要时的除湿散热。

前沿与动态102 / INDUSTRIAL DESIGN 工业设计作者简介李诗芸/1997年生/女/湖北武汉人/研究方向为产品设计、交互设计（湖北武汉430070）基于可穿戴的智能盲人导航设计A NAVIGATION SYSTEM FOR BLIND AND VISUALL Y IMPAIRED PEOPLE武汉理工大学艺术与设计学院　李诗芸认知本能和记忆经验等综合因素来感知环境信息和外界刺激的行为，及对这些信息和刺激所作的一系列复杂反应，表现为情感变化、条件发射或者各种行为活动等。

失去视觉感知能力，盲人的听、触、嗅、味的感觉系统起到代偿作用，这些感知能力相互影响、共同作用于分析和处理外界信息，并将外界的各种信息结合己有的经验进行重组，从而认知世界。

设计助行盲人的产品是，需要适应盲人的感知系统，弥补缺失的视觉功能并拓展盲人的听觉、触觉、嗅觉以及味觉功能范围。

2.2情感体验普通人面对黑暗尚且恐惧不安，失去视觉感知能力的视觉障碍人群更容易受到未知世界的威胁，无法准确识别环境产生的变化而产生不安感。

安全感是置身于一定情景中的个体对自身安全、稳定状态的感受和判断，是对自我存在的安全、稳定、信赖，免于恐吓、危险、混乱的感知与期待。

根据马斯洛需求层次理论，安全需要是仅次于生理需要的基本需要。

视觉的障碍使未知的事物成为盲人群体的绊脚石，使盲人群体失去许多自由空间，怯于追求人生的自由快乐，表现为处于陌生空间里时的不安和与人交往时往往表现的多疑。

可穿戴的盲人导航设计应致力减少盲人群体独自外出遇到的危险，给予可靠的外界信息从而减少盲人内心的恐惧与慌乱。

3可穿戴的盲人导航系统设计3.1设计构想通过前期调研以及用户研究的结果决定此次设计的产品应结合交通系统，帮助视觉障碍者独立出行，能够独立完成出行、避障、过马路等行为，且产品应使用户有良好的使用感受和可承受的价格。

3.2盲人助行产品设计概念综合调研结果发现，单一出行设备并不能完全保障盲人安全，盲人的出行需要一个更加完善的导航体系，因此我们需要针对盲盲人导航是世界范围内未妥善解决的课题之一，根据卫生部统计，中国的盲人达一千四百万之多，数量列居世界之首。

基于AR技术设计盲人模拟导航系统设计【摘要】本文介绍了基于AR技术设计的盲人模拟导航系统。

通过背景介绍，AR技术概述和盲人模拟导航系统概述，引出了本文的主题。

在详细讨论了AR技术在导航系统中的应用，盲人模拟导航系统设计要点，AR技术在盲人模拟导航系统中的设计，用户体验考量和安全性考虑。

结论部分总结了AR技术为盲人模拟导航系统带来的优势，探讨了未来发展趋势。

通过本文的研究，可以看出AR技术在盲人模拟导航系统设计中具有重要的应用前景，可以提高盲人的导航效率和安全性，为盲人生活带来便利。

AR技术的不断发展和创新将为盲人模拟导航系统带来更多优势和可能性。

【关键词】AR技术、盲人模拟导航系统、导航、设计、用户体验、安全性、优势、未来发展、感知技术、增强现实、虚拟现实、定位技术、无障碍技术、智能导航、激光雷达、声纳技术。

1. 引言1.1 背景介绍在现代社会，移动互联网和智能设备的普及已经改变了人们的生活方式，但是对盲人朋友来说，出行依然存在很大的困难。

传统的盲人导航设备往往需要依赖语音提示或触觉反馈，而这些方式在复杂的环境中往往无法提供准确的导航信息。

为了解决这一问题，基于增强现实（AR）技术设计盲人模拟导航系统成为了一个备受关注的研究方向。

AR技术通过将虚拟信息叠加在现实世界中，可以为盲人用户提供更直观、准确的导航信息。

与传统的语音提示相比，AR技术还可以有效减少用户的认知负担，提升用户体验。

设计一款基于AR技术的盲人模拟导航系统将会极大地改善盲人朋友的出行体验，提高其生活质量。

本文将围绕这一主题展开讨论，探讨AR技术在盲人导航系统中的应用和设计要点，并对用户体验和安全性进行深入探讨。

1.2 AR技术概述AR技术（Augmented Reality，增强现实技术）是一种将数字信息叠加在现实世界中的技术，通过电脑生成的虚拟图像和现实场景相结合，在视觉、听觉和其他感官上提供丰富的交互体验。

AR技术利用计算机视觉、传感器、人机交互等技术，将虚拟信息与真实世界进行融合，创造出一种全新的沉浸式体验。

以智能盲杖为主体的盲人避障导航系统设计摘要：我国盲人及视觉障碍人口众多，城市交通路况复杂，对盲人出行带来了巨大的困难。

现以整个城市背景为前提，研究开发了一种新的盲人出行系统。

系统采用RFID射频识别技术进行导航，智能盲杖可以将分布于城市盲道下的电子标签中所录入的地理位置信息转化为语音信息，通过耳机反馈给盲人，实现导航功能。

盲杖利用超声波测距技术来感知盲杖前方、及前方高处的障碍物信息，并将信息以声音或者震动的形式，反馈给用户。

同时还具备定位、语音报时、阴暗处自动亮灯示警等功能。

关键词：城市无障碍；障碍物检测；RFID；盲杖1 引言根据世界卫生组织给的数据，2010年中国盲人数量824.8万，低视力人群6727.4万，视力残疾者的数量是两者的总和――7551.2万。

我国盲人数量众多，城市路况也比较复杂。

盲人的出行方式通常有盲杖出行，亲友陪同出行，导盲犬导向出行和公交出行等几种方式，其中以使用盲杖出行最为普遍，盲人出行的问题是一个不可忽视的社会问题。

以最普遍的盲人使用盲杖单独出行为例，盲人出行时使用的普通盲杖多为铝合金质地，盲人使用它的杖尖在地面上不断敲击，左右摆动探索，可盲人发现地面0.5米范围以内的障碍物，杖体贴有反光膜，夜间可警示车辆避让。

普通盲杖轻盈、便携、耐用、价格低廉，是视障患者出行的帮手。

但是普通盲杖具有的缺点是：对于稍远距离的障碍物及高空障碍物无法判断位置，不能及时做出反应。

本文通过介绍射频识别技术系统在当今社会中的应用，以及对当前我国的盲人道路指示系统的分析，结合当前社会盲人出行用具的分析，以及射频识别技术的优点，提出基于射频识别技术的盲人避障导航系统设计。

2 传统盲人出行系统分析城市中的视觉障碍人群的无障碍出行环境建设，在道路交通方面，主要涉及到城市广场、非机动车道、过街天桥及过街地道、过街音响信号及公交站台等。

在建筑物场所方面，主要涉及到办公及科研建筑、文化和商业建筑、观演及交通建筑、医疗及学校建筑、公寓及饭店建筑、居住和园林建筑等。