多功能盲人智能拐杖的设计
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智能导盲拐杖设计
导盲拐杖是为视力受损的人士设计的辅助工具,用于帮助他们行走和寻找方向。
随着科技的不断进步,智能导盲拐杖的设计开始受到关注,这种拐杖通过集成各种传感器和智能算法,可以提供更高效的导航和避障功能。
首先,智能导盲拐杖应该具备高精度的定位功能。
可以通过GPS和惯性传感器来确定使用者的准确位置,并将其显示在拐杖上的屏幕上。
这样使用者可以通过触摸屏幕来了解自己当前的位置和周围的环境。
其次,智能导盲拐杖应该具备避障功能。
通过激光测距、红外传感器等技术,可以检测到前方的障碍物,并通过声音或震动等方式提醒使用者进行避让。
在遇到复杂的道路情况时,拐杖还可以提供语音导航,告知使用者应该如何通过障碍物。
在设计上,智能导盲拐杖应该注重舒适性和易用性。
拐杖的手柄应该符合人体工程学原理,提供舒适的握持体验。
拐杖应该具有轻量化和可折叠的设计,方便携带和储存。
同时,拐杖上的按钮和屏幕应该简单明了,易于使用。
最后,加强智能导盲拐杖的安全性也是十分重要的。
拐杖上应该设有紧急按钮,使用者在遇到危险情况时可以迅速呼叫帮助。
拐杖的电池寿命也应该得到考虑,确保长时间使用时不会突然断电。
总之,智能导盲拐杖的设计应该将高精度定位、避障、导航和连接性等功能相结合,以提供更好的辅助导航和行走体验。
通过科技的力量,智能导盲拐杖可以为视力受损人士带来更多的独立性和便利性。
未来,随着技术的进一步发展,相信智能导盲拐杖的设计会变得愈发智能和人性化。
基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计与实现随着科技的不断发展,智能化产品已经开始在日常生活中发挥着越来越重要的作用,为人们的生活带来了诸多便利。
在智能化产品的设计中,我们往往忽视了一部分特殊群体,比如视障人士。
他们在日常生活中面临着很多困难,其中一个主要问题就是行走导航。
基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计与实现,就是为了解决这一问题而诞生的。
本文将在此介绍一种基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计,并对其实现步骤进行探讨。
一、背景介绍目前,市面上已经存在一些智能化盲人拐杖产品,比如能够感知周围环境并提供声音提示的盲杖。
这些产品在导航方面仍然存在一些不足,尤其是在陌生环境中,盲人很难准确地获取自己的位置信息和路线规划。
将地图导航技术与盲人拐杖相结合,设计一种更智能、更便捷的盲人行走导航系统是非常有必要的。
地图导航可以通过GPS定位和地图数据提供目的地的位置信息和沿途提示,让盲人在陌生环境中也能够轻松找到目的地。
二、设计方案基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计方案主要包括以下几个模块:1. 定位模块:通过GPS模块获取盲人的当前位置信息,并将其发送到主控制模块。
2. 地图数据模块:通过网络获取地图数据,并在主控制模块中进行处理,提取出当前位置附近的道路、建筑等信息。
3. 导航算法模块:基于获取的地图数据和目的地信息,设计导航算法,规划出盲人的行走路线,并提供语音提示。
4. 声光提示模块:在行走过程中,通过声音和光线的方式进行实时提示,让盲人知道自己的行走方向和周围环境。
5. 用户交互模块:为了方便盲人使用,设计友好的用户界面和交互方式,让盲人可以方便地输入目的地信息和获取导航提示。
三、实现步骤1. 硬件设计:需要设计一个智能化盲人拐杖的硬件平台,包括主控制模块、GPS模块、语音模块、光线提示模块等。
主控制模块负责整个系统的控制和数据处理,GPS模块用于获取当前位置信息,语音模块用于提供语音提示,光线提示模块用于提供实时的行走方向指示。
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。
太阳能超声避障智能拐杖的设计
太阳能超声避障智能拐杖是一种能够帮助视障人士出行的辅助
设备,其设计具有以下几个方面:
1. 超声波传感器:拐杖上安装有超声波传感器,可以感测到前
方20厘米至3米范围内的障碍物,并将信号传给控制板。
2. 控制板:控制板是拐杖的核心部件,主要负责接受超声波传
感器的信号,分析处理后通过语音提示或震动提醒用户前方是否有
障碍物。
3. 太阳能电池板:在拐杖的顶部安装太阳能电池板,能够吸收
太阳能并将其转化为电能,从而为拐杖提供电力。
这样无需通过电
池或电源来为拐杖充电,方便用户使用。
4. 触觉反馈模块:在拐杖顶部的手柄部分集成了触觉反馈模块,可以通过震动来提醒用户感知前方障碍物的距离。
5. 轻便设计:拐杖结构轻便,便于携带和操作,能够帮助用户
更方便地出行。
通过这些设计,太阳能超声避障智能拐杖能够帮助视障人士更
加方便、安全地出行。
I T 技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald61盲人是社会中的一个特殊群体,他们不能用眼睛去体验这个世界的美好,并且在生活中有诸多的不便。
随着科技的日新月异,人们的生活也越来越智能化,智能冰箱,智能空调,智能洗衣机,甚至是家用机器人管家,这些智能化的物品,减少了手动设置的要求,并且多了语音提示,语音操控,自动感应等功能,使得盲人的生活更加便利。
智能盲人拐杖以超声波传感器[1]与热释电红外传感器[2]为主要探测仪器,使用I S D 4004语音录放芯片存储指定语音,使用GPS 模块定位当前位置的经纬度,并可以驱动G S M /G P R S 模块将包含坐标信息的短信发送出去。
当拐杖前方有障碍物时,超声波模块探测障碍物和拐杖之间的距离,MCU判断当前距离是否应该发出提示音,当障碍物的距离达到提示值时,使用热释电红外传感器判断障碍物是否是人,判断并发出合适的提示音[3]。
当盲人在外出时遇到突发状况时,可以一键获取当前位置的经纬度,将信息发送给指定的联系人,指定的联系人可以使用可拆卸式的矩阵键盘设定。
1 总体硬件系统设计方案我们所设计的系统主要由硬件系统和软件系统组成,硬件系统是由超声波模块,热释电红外传感器模块,I S D 4004语音录放模块,开关及矩阵键盘模块,GP S 模块,GSM/GPR S 模块,S T M32系统板模块[4],电源转换模块等构成(见图1)。
2 软件系统设计程序流程图如图2所示,具体流程如下:首先,接通电源,系统开始工作,超声波模块,热释电传感器模块,G P S 模块,G S M /GPR S 模块[5],I S D 4004语音模块,联系人号码进行初始化,系统开始判断用户是否需要一件发送求救短信,若需要则开始读取GPS的原始数据,使用处理函数将原始数据处理成需要的经纬度后使用G S M /GPRS 模块发送短信,发送短信成功后看门狗定时器停止喂狗,系统复位,不需要则进行探测障碍物的操作。
基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计与实现随着科技的不断发展,智能化设备已经渗透到我们生活的方方面面。
在智能化设备的诞生中,往往容易忽略一些特殊群体的需求。
比如盲人,由于无法凭借视觉感知周围环境,移动起来常常面临困难。
如何利用科技手段帮助盲人更加便捷地行走,成为当前亟待解决的问题之一。
基于地图导航的智能化盲人拐杖便是一种具有前瞻性和强烈实用性的设备,它结合了定位、导航、语音识别等先进技术,旨在让盲人在行动过程中能够更加便捷、安全、无障碍地到达目的地。
一、设计思路基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计思路,主要是通过感知周围环境并结合定位和导航系统,为盲人提供智能导航、避障提示和实时语音指引等功能,以便他们能够顺利到达目的地。
智能化盲人拐杖需要配备各种传感器,比如超声波传感器、红外传感器等,用于感知周围的环境。
通过这些传感器,盲人拐杖可以扫描周围的障碍物,并提供语音提示或振动反馈,避免盲人碰撞或跌倒。
智能化盲人拐杖需要融合定位和导航系统,根据盲人当前位置和目的地,为他们提供最优的路径规划和实时导航。
结合语音识别技术,以语音的形式向盲人提示行进方向、距离和周围环境情况,让盲人能够更加方便地前行。
智能化盲人拐杖还可以结合手机APP,实现拐杖与手机的互联互通。
盲人可以通过手机APP设置目的地,并通过语音指令控制拐杖进行导航,同时手机可以接收到拐杖传来的信息,为盲人提供更多实用的功能和服务。
二、实现技术为了实现基于地图导航的智能化盲人拐杖,需要运用多种先进的技术手段,下面我们就来逐一介绍。
1. 传感器技术超声波传感器和红外传感器是智能化盲人拐杖不可或缺的组件。
超声波传感器可以实现测距、探测前方障碍物等功能,而红外传感器可以用于识别地面上的障碍物,比如台阶、坑洞等。
在拐杖的顶端和底部分别设置超声波传感器和红外传感器,可以有效感知盲人前方和地面上的障碍物,并通过振动或语音提示,提醒盲人做出相应的行动。
2. 定位和导航技术利用GPS和地图数据,结合导航算法,可以实现盲人当前位置的定位和目的地的路径规划。
智能拐杖的结构设计理念
随着人口老龄化的加剧,越来越多的老年人需要依赖拐杖来行走。
然而,传统
的拐杖设计存在着一些不足,比如使用不方便、功能单一等问题。
为了解决这些问题,越来越多的设计师和工程师开始将智能科技应用到拐杖的设计中,从而打造出了智能拐杖。
智能拐杖的结构设计理念主要包括以下几个方面:
1. 轻量化材料,智能拐杖采用轻量化材料制作,如碳纤维、铝合金等,以确保
老年人使用时不会感到过重,从而减轻他们的负担。
2. 可调节高度,智能拐杖设计师考虑到老年人的身高可能存在差异,因此在结
构设计上加入了可调节高度的功能,以便老年人根据自己的身高进行调整,从而更加舒适地使用拐杖。
3. 智能感应系统,智能拐杖内置了智能感应系统,可以实时监测老年人的步态
和姿势,一旦发现异常情况,就会发出警报,提醒老年人及时调整姿势,避免摔倒。
4. 多功能设计,智能拐杖不仅仅是用来支撑身体的辅助工具,还加入了多种功能,如LED照明灯、紧急求助按钮、手机充电器等,以满足老年人日常生活中的
多种需求。
5. 舒适握把设计,智能拐杖的握把设计考虑到老年人手部的舒适度,采用了人
体工程学设计,使老年人在使用时感到更加舒适和稳固。
总的来说,智能拐杖的结构设计理念是以老年人的需求为出发点,结合了轻量
化材料、可调节高度、智能感应系统、多功能设计和舒适握把设计等多种因素,旨在为老年人提供更加便捷、安全、舒适的行走辅助工具。
随着科技的不断发展,相信智能拐杖的设计理念也会不断完善,为老年人的生活带来更多便利和舒适。
基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计与实现随着人工智能技术的不断发展,智能化设备在各行各业中得到了广泛的应用。
而在智能化设备中,基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计与实现是一项具有重要意义的研究。
本文将介绍基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计原理和实现方法。
基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计需要利用现代地图技术和传感器技术。
需要获取地图数据,可以通过网络获取现有的地图数据或者使用地图制作软件进行制作。
需要将地图数据转化为拐杖可以理解的形式,可以采用图像处理技术将地图数据转化为图像,并通过机器学习算法进行图像识别,以获取地图中的各种信息,例如道路、建筑物等。
需要使用多种传感器技术对拐杖进行感知,例如通过声纳传感器获取前方物体的距离和位置,通过地磁传感器获取当前位置的方向等。
基于地图导航的智能化盲人拐杖的实现需要结合软件和硬件的开发。
需要开发一套智能化盲人拐杖的控制系统,该系统可以接收传感器的数据,对数据进行处理,并根据处理结果进行相应的操作,例如控制拐杖的转向、提醒盲人避开障碍物等。
需要开发一套基于地图导航的算法,该算法可以根据当前位置和目的地位置,计算出盲人应该走的路径,并通过控制系统将路径信息传递给盲人拐杖。
需要将控制系统和传感器等硬件设备进行集成,以实现智能化盲人拐杖的功能。
基于地图导航的智能化盲人拐杖的实现还需要考虑用户体验和安全性。
在设计拐杖的外观和功能时,需要考虑用户的需求和习惯,以提供良好的使用体验。
在实现过程中,需要保证拐杖的稳定性和可靠性,避免出现故障或者误判等情况,确保盲人的安全。
基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计和实现是一项具有挑战性的研究。
通过利用现代地图技术和传感器技术,结合软件和硬件的开发,可以实现智能化盲人拐杖的导航功能,并提供良好的用户体验和安全性。
这将为盲人提供更加便捷和安全的出行方式,并提高他们的生活质量。
智能导盲拐杖一、引言智能导盲拐杖是一种利用技术和传感器技术实现盲人导航的辅助工具。
本文档将详细介绍智能导盲拐杖的设计原理、功能特点、使用方法以及相关法律法规等内容。
二、设计原理2.1 传感器技术智能导盲拐杖集成了多种传感器,包括超声波传感器、红外线传感器和压力传感器等,通过感知周围环境来提供导航和避障功能。
2.2 技术智能导盲拐杖通过集成算法,能够通过对传感器数据的处理和分析,识别障碍物并根据用户需求提供导航指引。
三、功能特点3.1 导航功能智能导盲拐杖利用GPS定位技术和地图数据,为盲人提供准确的导航指引,帮助他们到达目的地。
3.2 避障功能智能导盲拐杖通过传感器检测前方障碍物,并通过声音或震动提示盲人,避免碰撞和意外发生。
3.3 实时语音交互智能导盲拐杖具备语音识别和合成技术,可以与盲人进行实时语音交互,帮助他们获取所需信息。
3.4 数据记录功能智能导盲拐杖能够记录盲人的行走轨迹和使用数据,为盲人和医生提供数据参考和健康管理。
四、使用方法4.1 启动与关闭智能导盲拐杖的启动和关闭通过按钮实现,按下按钮启动,长按按钮关闭。
4.2 导航操作用户可以通过语音或按钮指令输入目的地信息,智能导航拐杖将提供准确的导航指引。
4.3 避障提示当检测到前方障碍物时,智能导盲拐杖将通过声音或震动提示用户,协助用户安全避开障碍物。
五、相关法律法规5.1 《中华人民共和国残疾人保障法》该法律明确了残疾人的权益保障和福利待遇,并规定了公共场所应提供辅助设施和服务的要求。
5.2 《道路交通安全法》该法律规定了行人通行的规则和优先权,对道路交通安全提出了要求。
附件:1.使用手册2.技术规格说明书3.软件安装包附录:法律名词及注释1.残疾人:指有生理、智力、精神或其他残疾,丧失或者部分丧失工作能力,需要社会支持和服务的人。
2.辅助设施:指为残疾人提供便利和帮助的设施,如无障碍通道、盲道等。
3.公共场所:指供公众活动和使用的场所,如商场、公园等。
基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计与实现随着科技的不断发展,智能化产品在我们日常生活中的应用越来越广泛。
而对于盲人来说,智能化产品更是给他们的生活带来了极大的便利。
在智能化产品中,基于地图导航的智能化盲人拐杖是一种非常实用的产品。
它可以帮助盲人在外出的时候更加方便地找到自己想要去的地方,并能够避开一些危险的情况。
本文将从设计与实现角度,来探讨基于地图导航的智能化盲人拐杖的相关内容。
一、设计方案基于地图导航的智能化盲人拐杖设计的第一步就是确定产品的功能,并整体构思产品的样式。
盲人拐杖首先是一根辅助行走的工具,因此需要具备足够的结实性和稳定性。
由于是智能化产品,盲人拐杖还需要具备语音导航功能、震动提醒功能、以及与手机APP进行连接的功能。
这些功能将能够帮助盲人更加便利地行走,提高他们的生活质量。
在外形设计上,盲人拐杖的主体部分应该采用轻便的铝合金材质,既确保了整体的结实性,又保证了使用起来不会过重。
而手柄部分则应该采用防滑设计,更好的与盲人的手部进行配合。
根据不同盲人的需求,盲人拐杖的高度应该可以调节,以满足不同盲人的需求。
二、传感器和导航基于地图导航的智能化盲人拐杖离不开传感器和导航功能。
在拐杖的底部应该配备高精度的传感器,它可以检测路面的情况,包括是否有障碍物、坡度、以及地面的情况等。
这些传感器将根据地图导航系统来指引盲人行走的方向,同时还能够在遇到危险情况时及时进行提醒。
盲人拐杖还应该配备一些环境感知功能,比如红外线感应器、超声波传感器,可以帮助盲人更好地感知周围的环境。
在导航方面,盲人拐杖应该可以连接到手机的地图导航系统,根据盲人设定的目的地,拐杖将会通过语音提醒盲人应该往哪个方向移动,并采用震动的方式来引导盲人行走。
拐杖还应该具备存储功能,可以将常用的地点进行存储,方便盲人随时调取。
三、语音识别和互联功能盲人拐杖作为智能化产品,语音识别的功能也是非常重要的。
盲人拐杖可以通过语音输入,来实现对目的地的设定,或者是进行一些其他的操作。
基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计与实现【摘要】本文通过引言部分介绍了智能化盲人拐杖的背景和问题,以及研究意义。
接着在正文中详细阐述了智能化盲人拐杖的设计原理、定位技术的选择、导航系统的实现、声音提示功能的设计和实验验证。
结论部分对设计与实现效果进行了分析,展望了未来的发展方向,最后对整篇文章进行了总结。
本文旨在通过地图导航技术,使盲人在行走过程中更加方便和安全,提升他们的生活质量。
通过实验验证,本设计在实际应用中具有一定的可行性和效果,为盲人群体的出行提供了新的解决方案,具有一定的实用性和推广价值。
【关键词】地图导航、智能化盲人拐杖、设计与实现、定位技术、导航系统、声音提示功能、实验验证、效果分析、未来展望、总结、研究意义。
1. 引言1.1 背景介绍智能化盲人拐杖是一种利用地图导航技术和声音提示功能帮助盲人进行导航的智能设备。
随着科技的发展,智能化盲人拐杖的设计与实现变得越来越成熟,对于提高盲人生活质量和独立性具有重要意义。
目前,传统的盲人拐杖存在着诸多不足,比如无法提供具体的导航信息、无法避免危险区域等。
开发一种基于地图导航的智能化盲人拐杖具有重大的意义。
通过使用定位技术和导航系统,智能化盲人拐杖能够实时为盲人提供路线指引,避开障碍物,并提供周围环境信息,帮助盲人更加安全地行走。
通过研究和实践,我们的智能化盲人拐杖将为盲人提供更加便捷、安全的导航服务,提高他们的生活质量和社会参与度。
本文将介绍智能化盲人拐杖的设计原理、定位技术选择、导航系统实现、声音提示功能设计以及实验验证,以期为智能化盲人拐杖的研究和应用提供参考和借鉴。
1.2 问题提出在智能化盲人拐杖的设计与实现过程中,我们面临着一些问题。
传统的盲人拐杖存在着无法精准导航的局限性,导致盲人在行走中无法获得准确的路线指引。
盲人拐杖在使用过程中无法提供及时的交通信息和周边环境提示,造成盲人无法做出正确决策。
传统盲人拐杖的声音提示功能较为简单,无法满足盲人对不同环境的需求。
基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计与实现随着科技的不断发展,智能化设备在我们的生活中扮演着越来越重要的角色,为人们的生活带来了便利和舒适。
在残疾人群体中,盲人是需要特别关注和帮助的一部分人,他们在日常生活中面临着更多的困难和挑战。
而基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计与实现,将为盲人的出行带来革命性的改变,让他们可以更加自主地进行导航和行走。
一、设计思路基于地图导航的智能化盲人拐杖的设计,最主要的目的是帮助盲人在未知环境中进行安全、高效的导航,以及帮助盲人在出行时避免障碍物的碰撞。
该设计主要包括以下几个方面的内容:1. 定位导航系统为了实现盲人拐杖的导航功能,首先需要在拐杖上安装定位导航系统,如GPS定位模块、惯性导航系统等,通过这些系统可以实时获取盲人的位置信息,并且根据目的地的信息来规划路线。
2. 声音提示对于盲人来说,视觉上的导航信息是无法获取的,因此设计中需要包含声音提示功能,可以通过耳机或扬声器来播放导航指引的声音。
这些声音提示需要清晰明了,能够准确告知盲人前进方向、路口转向等信息。
3. 避障功能在盲人行走的过程中,遇到突发的障碍物是很常见的情况,因此设计中需要考虑如何通过传感器系统来探测周围的障碍物,并通过声音提示或震动提示来提醒盲人进行避让。
4. 灵活性和便携性盲人拐杖作为盲人出行的辅助工具,需要考虑其灵活性和便携性。
因此设计要求拐杖本身要轻便易携带,方便盲人随身携带。
二、实现方式2. 声音提示为了实现声音提示功能,可以在盲人拐杖上加入声音模块,通过配合导航软件,实现语音提示的功能。
语音提示可以详细描述盲人当前位置、行进方向、路口转向等信息,同时需要考虑语音提示的音量和音调,以保证盲人能够清晰听到并且理解导航信息。
4. 灵活性和便携性为了保证盲人拐杖的灵活性和便携性,设计时可以选择轻质材料来制作拐杖本体,同时还需要考虑拐杖的折叠和展开功能,以便盲人可以在需要时方便地将拐杖收起或者展开。
《多功能旅行拐杖》的设计与制作
拐杖是老人、下肢残疾人或者旅行登山者的常用辅助工具。
随着社会经济的发展,新时代的老人们生活条件得到了改善,生活品质也得到了提高。
晚间他们会出去散步,闲时会走亲访友或旅行,这时拐杖除了必备的助行功能外,还需要体现更多的功能。
如:现代老人大多有手机,拐杖可以为手机充电;老人旅行时喜欢摄影,拐杖可以当照相机及摄像机架;老人散步旅行时想听听音乐,拐杖可以播放动听的音乐,也可以当收音机使用;晚间可以照明;散步旅行累了需要休息时,拐杖可以当凳子,当不需要时可以折叠收起,简单、便携。
1研究步骤
研究步骤如图1所示。
2研究过程
2.1造型设计
造型设计的依据为携带方便、结构牢固、功能合理等。
根据对拐杖功能的反复研究和对其外观的大胆设想,初步绘制方案草图,修改后通过cAD画出多功能旅行拐杖展开、收起平面图(图2所示),生成三维效果图(图3所示)。
2.2电路功能设计
电路功能设计如图4所示。
2.3型材选择
材料选择的标准是:材料轻巧、型材牢固、成本低廉,尽量选用
标准件。
2.4加工制作
电路部分根据PcB板图选购零件,装配调试。
机械部件制定加工制作流程,主体及零配件尽可能利用成品材料进行改良、改造。
2.5组装调试
就不合理之处进行调整改进,拐杖的主要功能如图5所示。
3小结
本实用新型拐杖除做拐杖外,还可做照相机摄像机架和座凳,可以充电照明,可以收音和播放音乐,功能合理齐全、携带方便,是老人外出、旅游时的必备时尚佳品,开发应用前景光明。
本文介绍的一种多功能智能盲人拐杖的实现方法,这种多功能智能盲人拐杖应用了GPS、语音功能、超声波、线性传感器以及APP 等新技术,能够实现对前方障碍物实时探知报警、位置等信息的语音提示等功能。
GPS 功能和语音功能可规划出行的路线,引导盲人到达目的地。
超声波探测障碍物,保障盲人的安全。
线性传感器[1]的伸缩功能,方便盲人上下楼梯;求救功能,可在紧急情况下发送求救信号。
该多功能智能盲人拐杖以AT89S51单片机[2]为核心,采用低成本、高精度、微型化硬件和软件相结合的设计方法,其设计和实现方法如下。
1 设计方案1.1 需求分析智能导盲拐杖是用来给盲人进行引路,应具备便利、安全等要求。
(1)GPS 实时定位及自动报警。
实时更新定位盲人所在的位置,当遇到危险时,发送具体位置并及时发出紧急信号。
(2)超声波距离传感。
为盲人检测前方行进道路上是否存在障碍物,通过震动提醒盲人注意避障。
(3)语音播报,语音定位导航。
利用GPS 定位系统和语音输入输出系统,通过语音输入,为盲人规划最安全的行路方案,通过语音播报,导航到目的地。
(4)自动伸缩变化。
利用线性传感器进行高度1.2 总体架构智能盲人拐杖主要由GPS 定位导航系统、语音系统、超声波传感器、线性传感器,用户终端等模块组成。
GPS 定位导航[3]模块采集数据通过卫星传达给地面中心站从而精确计算出地理位置,将位置信息传达给用户终端,并经过语音系统处理进行播报,用户也可以通过语音输入位置信息,经过语音系统反馈给GPS 系统,GPS 系统进行定位导航并规划行路方案,在通过语音系统处理进行播报。
超声波传感器是利用超声波的特性用于产生和接收超声波的器件,利用声波往基金项目:2018年福建省大学生创新创业训练计划项目(201810398046)。
图1 智能盲人拐杖总体构架图图2 总体模块图整个硬件包括以下几个模块:(1)单片机模块单片机模块为核心模块,采用AT89S51单片机芯片来控制其他模块的运行。
第24卷 V01.24 第l4期
No.14 电子设计工程
Electronic Design Engineering 2016年7月
Ju1.2016
多功能盲人智能拐杖的设计 贾丹平,王岩,王阳,于博 (沈阳工业大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110870)
摘要:为了方便盲人朋友出行,提出了一种基于STC90C516RD单片机的多功能盲人智能拐杖设计方案,并完成了系 统的软硬件设计。整个系统采用模块化设计,由测距模块、电子指南模块、时钟显示模块、GSM通信模块、语音播报等 模块组成,实现了报时、紧急呼救、方位辨识和障碍探测等功能,并且所有功能均伴有语音提示。为了使设计更加人性 化.该系统设置了功能按键,使用者可以通过按键实现各个功能之间的切换。实际应用结果表明,智能拐杖不但克服 了传统拐杖的缺点.而且使用简单.能够为盲人朋友提供更加便捷、安全的出行方式。 关键词:单片机;测距;电子指南;GSM通信;语音播报 中图分类号:TN409 文献标识码:A 文章编号:1674—6236(2016)14—0136-03 Design of multifunctional smart carte for the blind
JIA Dan—ping,WANG Yan,WANG Yang,YU Bo (School ofInformation Science and Engineering,Shenyang University ofTechnology,Shenyang 110870,China)
Abstract:In order to facilitate the walk of the blind,the design of the multifunctional smart cane for the blind based on stc90c516rd single chip microprocessor is proposed in this paper,and hardware and software system is also completed.The whole system adopts modular design,and the cane is composed by ranging module,electronic compass module,clock display module,GSM communication module,voice broadcasting module and other modules,and the functions of telling time,asking for help,recognizing direction and detecting obstacles are accomplished,at the same time,all functions are associated with voice prompt.The switch between each function was achieved by buttons set in system SO as to make the design more humanized.The experiment and application show that smart cane not only overcomes shortcuts of traditional cane,but also uses easily,it can offer a trip way of safe and convenient. Key words:single chip microprocessor;distance measurement;electronic compass;GSM communication;voice broadcasting
中国是全世界盲人最多的国家,约6OO 700万盲人.占 世界盲人总数的18%,由于视力的原因,他们的行动很不方 便【l1。在多数情况下,盲人出行只能依靠导盲犬和拐杖。由于 培训导盲犬需要花费较长的时间和较高的成本,所以更多的 人选择拐杖。然而传统意义上的盲人拐杖只是一根长棍.不 但结构简单,而且实现的功能也比较普通.存在一系列的不 足。例如,无法对使用者将要接近的障碍物进行提醒,无法告 知使用者当前的方位和时间,紧急情况下使用者无法向家人 求助等[21。文中针对这些不足,利用电子技术设计了一款集障 碍报警、方位辨别、一键求救等功能于一体的盲人智能拐杖。 1系统硬件设计 整个系统由超声波测距模块、电子指南模块、GSM电话 模块、语音播报模块、时钟显示模块等构成。以STC9OC516RD 单片机作为主控器,使整个系统能够正常工作。系统的硬件 功能框图如图1所示。该智能拐杖的所有操作均有语音提 示,使用简单,包含4个独立按键,4个按键的功能分别是时 收稿日期:2015—08—18 稿件编号:201508094 间播报、紧急呼救、方位辨识和障碍探测。 多功能盲人智能拐杖
功能按键 时间播撤 方位l l紧急l I障碍 辨识I l求助I l测距
罱
I I I嫠l lllI黩l源模块 模块ll模块I l南模块l I信模块l I 榄块lI模块l l 儇 单片帆 :控系统 图1系统硬件功能框图 1.1超声波测距模块 超声波测距模块的工作原理是使用超声波发射模块发 射超声波,当确定发射模块已经开始工作时.利用软件进行 计时,当超声波接收模块收到超声波在空气中碰到障碍物返 回来的反射波后,程序便立刻停止计时,这样就可以得到发 射超声波和接收回波的时间差At.将空气中超声波的传播速 度设为 ,然后利用S=v·At/2,就能够计算出超声波模块发 射点距障碍物的距离.s,即时间差测距法 。设计中,当测距
作者简介:贾丹平(1968一),女,陕西户县人,博士,副教授。研究方向:光电检测技术。 —.136 . 贾丹平,等 多功能盲人智能拐杖的设计 按键被按下后,启动超声波测距模块,该模块可实时检测前 方障碍距离,当前方障碍小于30 cm时,语音播报“前方有障 碍”,从而帮助使用者避开障碍。 1.2电子罗盘指南模块 地磁场可以被看作是一个矢量,它对于一个固定的地点 来说可以被分解为两个分量,分别是垂直于当地水平面分量 和平行于当地水平面的分量。若放置罗盘的位置和当地的水 平面平行,那么水平方向的两个分量的矢量和总是指向磁北 的。将磁北和当前方向的夹角定义为电子罗盘的航向角,当 水平放置电子罗盘时。航向角可以通过磁力计水平方向两轴 的检测数据来计算,并且航向角的变化范围为0~360度[51。 设计中,为了帮助使用者能够更好地辨识方向。使用了 HMC5883L数字罗盘对方向进行识别。当方向辨别按键被按 下后,可通过语音对使用者的当前方位进行播报。 1.3语音播报模块 为了实现拐杖的智能化,语音模块是不可缺少的[61。语音 播报的原理框图如图2所示。中央控制器通过四根控制线 SCU(、MOSI、MISO、/SS的SPI协议对ISD1700进行串口通 信。将ISD170o作为从机,操作都可以通过SPI协议来完成。 SPI总线系统是一种同步串行外设接口,它可以使单片机与 外围设备以串行方式进行通信以交换信息。接口信号MOSI (MISO)是指主器件数据输出(输入),从器件数据输入(输 出);SCLK是由主器件产生的时钟信号;,SS是由主器件控制 的从器件使能信号。设计中,语音模块用于对前方障碍物的 提示、对前方方向的说明、整点报时、闹钟和时间播报。本次 设计使用的是ISD1760语音芯片,该模块录音时间长达60 s, 录放控制过程简单,易于单片机编程控制,并且成本低。该模 块可以和单片机进行串口通信。进而实现声音的录制。录制 好的声音会被存储在其内部的存储器中。通过读取存储地址 可以反复播放录制好的声音。 图2语音播报框图 1.4时钟显示模块 时钟模块选用ds1302时钟芯片。该模块能够提供当前 时间、星期、月份和年份等信息,也通过时钟设定按键设置这 些信息。还可以通过按键设置闹钟。时钟模块不但具有闰年 补偿功能.而且当月份的天数小于31天时还可以自动调整。 由于ds1302芯片具有备用电池引脚.所以将纽扣电池连接 到该引脚上,使得外部断电后,时钟芯片依然可以正常工作。 显示模块使用液晶12864进行显示。12864液晶有两种 传输方式,分别是并行传输方式和串行传输方式,其中,并行 传输的数据传输速度快。一次可以传输8位数据,但缺点是 它需要占用较多的I,0口。串行传输方式的数据传输速率较 慢,但串行传输方式只占用一个数据口,大大地节省了I/O 口。考虑到本设计若采用并行传输方式会导致I,0口数量不 够,且对数据传输速率要求不高,因此,采用串行传输方式进 行数据传输。显示模块主要用来调节时间。即当时钟模块走 时出现偏差时,可以通过预先设置的按键来调节时间。同时 也有利于设置闹钟的时间,有利于人们更方便的使用。时钟 显示模块的整体框图如图3所示。 图3时钟显示框图 1.5 GSM通信模块 为了使盲人能够在危急情况下呼叫家人,本次设计采用 了SIM900A通信模块,实现一键求救功能。SIM9OOA通信模 块功耗低,可以在两种工作频率下工作,TCP/IP协议嵌入模 块内部,可以实现语音和短信等数据的传输 。使用前需要 在模块上安装一张有话费的电话卡。插上耳机和麦克后,通 过控制按键便可以向指定号码拨打电话.对方接听后便可以 进行通话,给使用者带来便利。该模块通过串口TXD、RXD与 单片机串口相连接,实现一键打电话功能。 1.6硬件连接 将上述模块组合在一起.即完成了智能拐杖的整体硬件 设计,整个系统的硬件连接如图4所示。
2系统软件设计 软件设计采用模块化思想。正常情况下,系统处于待机 状态。当使用者需要帮助时,可以按下所需服务的按键,微处 理器会对按键状态进行实时检测并进行处理.然后启动相应 的模块。完成要求的功能。 障碍检测按键被按下时,微处理器向超声波模块RX引 脚发送10 s脉冲触发信号,模块内部将发出8个40 kHz周 期电平并检测回波,检测到回波后,模块将输出一个回响信 号.通过回波信号与回响信号时间间隔。在程序中利用时间 差测距法,计算出障碍物距离,当测量值小于程序中设定的 安全距离时。调用语音播报程序进行语音提醒;方位检测按 键被按下时.调用电子罗盘方位检测程序。微处理器通过FC 通信协议读出罗盘内部8位测量数据,根据之前测定的各方 位数据范围,使用软件判断方位,并调用语音程序进行方位 播报:拨打电话按键被按下时,微处理器通过向串口发送AT 指令。控制GSM通信模块工作,实现向程序中设置的号码拨 打电话的功能;报时按键被按下时,微处理器使用SPI通信协 议读出DS1302的RAM中存储的时间数据,调用语音程序播 报时间;同时,使用12864液晶屏的串行传输方式显示 DS1302的RAM中存储的时间和闹钟信息;微处理器与语音 播报模块之间采用SPI通信方式,微处理器通过判断被按下 的功能按键的类型来调用语音芯片存储地址中的相应音频, 进行语音播报。系统的软件流程图如图5所示。 一137-