專利名稱：一種導(dǎo)盲杖裝置及其導(dǎo)盲實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種盲人專用導(dǎo)盲裝置及其軟件實現(xiàn)方法，尤其涉及的是一種GPS導(dǎo)盲杖及其導(dǎo)盲導(dǎo)航實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著人類技術(shù)的發(fā)展，對少數(shù)人群的關(guān)注度越來越高，發(fā)達(dá)國家或城市都在城市建設(shè)中建立了專為殘疾人設(shè)置的無障礙通道和標(biāo)準(zhǔn)。全世界的盲人有3000萬人左右，其中中國有500萬盲人，世界上18%的盲人在中國。據(jù)心理學(xué)家的研究表明，以及發(fā)明人在心智訓(xùn)練中“當(dāng)盲人”的感受得出由于盲人缺乏安全感，盲人一般希望有人牽著他到達(dá)目的地； 而且十分希望有人向他描述身處何地及眼前的景象。目前常見的導(dǎo)盲手段主要是導(dǎo)盲犬，導(dǎo)盲犬的培訓(xùn)過程長達(dá)18個月，綜合費用每只高達(dá)2. 5 3萬美元，如此昂貴的價格不是普通人能承擔(dān)的。而隨著目前電子和軟件技術(shù)的發(fā)展，采用電子技術(shù)為盲人導(dǎo)航已經(jīng)成為可能，例如目前常見的開源代碼中已經(jīng)有專為盲人設(shè)計的FPGA技術(shù)。但目前導(dǎo)盲手段一直處于原始的導(dǎo)盲犬階段，無法向更多的盲人提供有益的幫助，因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)盲杖裝置及其導(dǎo)盲實現(xiàn)方法，利用電子技術(shù)實現(xiàn)替代導(dǎo)盲犬，以牽引盲人到達(dá)預(yù)定的目的地。本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種導(dǎo)盲杖裝置，其包括一便于盲人握持的杖桿，其中，在所述杖桿的下端至少裝配有一組轉(zhuǎn)向輪和一組輔助輪；該轉(zhuǎn)向輪通過一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與杖桿連接；所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由一 GPS控制處理單元依預(yù)先規(guī)劃路線發(fā)出的轉(zhuǎn)向信號控制轉(zhuǎn)向角度及時間；所述GPS控制處理單元設(shè)置包括接受GPS定位信號的天線、存儲地圖數(shù)據(jù)的地圖模塊、GPS微處理器以及一轉(zhuǎn)向信號處理模塊，所述GPS微處理器通訊連接所述天線、地圖模塊以及轉(zhuǎn)向信號處理模塊，通過該轉(zhuǎn)向信號處理模塊控制所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)向輪或所述輔助輪通過一驅(qū)動馬達(dá)驅(qū)動；所述驅(qū)動馬達(dá)與所述GPS控制處理單元都由一電池模塊驅(qū)動。所述的導(dǎo)盲杖裝置，其中，在所述杖桿的下端設(shè)置有一殼體結(jié)構(gòu)，在所述殼體內(nèi)設(shè)置所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及所述GPS控制處理單元，并設(shè)置一底盤用來承載所述轉(zhuǎn)向輪、所述輔助輪、所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及所述GPS控制處理單元。所述的導(dǎo)盲杖裝置，其中，所述GPS控制處理單元還通過一無線發(fā)射單元，用于將語音提示信息發(fā)送給一無線耳機(jī)。
所述的導(dǎo)盲杖裝置，其中，所述杖桿的頂端設(shè)置有與杖桿桿體略呈彎折狀的把手部。所述的導(dǎo)盲杖裝置，其中，所述把手部上設(shè)置有調(diào)整按鈕，并且所述按鈕的頂面設(shè)置有盲文凸點。所述的導(dǎo)盲杖裝置，其中，所述GPS定位信號包括GPS衛(wèi)星信號或在盲道上預(yù)設(shè)的 GPS定位信號。所述的導(dǎo)盲杖裝置，其中，在所述杖桿上設(shè)置有用于提醒他人的發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置電連接所述電池模塊。所述的導(dǎo)盲杖裝置，其中，所述GPS控制處理單元中還預(yù)設(shè)有環(huán)境描述信息，由所述GPS控制處理單元處理成為語音提示信息。一種所述導(dǎo)盲杖裝置的導(dǎo)盲實現(xiàn)方法，其包括以下步驟A、由天線接收GPS定位信號，并發(fā)送給GPS微處理器；B、所述GPS微處理器對照其所存儲的地圖數(shù)據(jù)，與預(yù)先規(guī)劃路線的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，決定轉(zhuǎn)向信號，所述轉(zhuǎn)向信號中包括轉(zhuǎn)向的角度及時間；C、所述GPS微處理器將所述轉(zhuǎn)向信號發(fā)送給轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及驅(qū)動馬達(dá)，控制所述杖桿牽引導(dǎo)向預(yù)先規(guī)劃路線的目的地。所述的導(dǎo)盲實現(xiàn)方法，其中，所述步驟B還包括在天線收到的GPS定位信號偏離預(yù)先規(guī)劃路線達(dá)到預(yù)定距離后，重新規(guī)劃路線。本發(fā)明所提供的一種導(dǎo)盲杖裝置及其導(dǎo)盲實現(xiàn)方法，由于采用了 GPS控制處理單元以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動馬達(dá)，可以引導(dǎo)盲人到達(dá)預(yù)定目的地，且其成本低廉，方便實現(xiàn)。


圖la、圖Ib和圖Ic為本發(fā)明導(dǎo)盲杖裝置的示意圖；圖2為本發(fā)明的導(dǎo)盲杖電路功能示意圖；圖3為本發(fā)明導(dǎo)盲實現(xiàn)方法的步驟流程示意圖。
具體實施例方式以下對本發(fā)明的較佳實施例加以詳細(xì)說明。本發(fā)明提供了一種盲人專用的導(dǎo)盲杖裝置，結(jié)合采用了目前的GPS技術(shù)，其包括一便于盲人握持的杖桿110，如圖Ia和圖Ib所示，該杖桿110可以采用金屬或塑膠材質(zhì)，可以采用空心管或?qū)嵭臈U，方便盲人使用者掌握驅(qū)動牽引力的方向。為方便使用者握持，在所述杖桿110的頂端設(shè)置有一與杖桿桿體略呈彎折狀的把手部111，所述把手部111上還可以設(shè)置與方便握持的凹部101。在所述杖桿110的下端至少裝配有一組轉(zhuǎn)向輪121和一組輔助輪122，如圖Ic所示，須注意的是，所述轉(zhuǎn)向輪121和所述輔助輪122的設(shè)置可以互換，例如可以設(shè)置前輪為轉(zhuǎn)向輪121，或，同時也是驅(qū)動輪，前輪可以為一個、兩個或兩個以上，此時后輪為輔助輪 122;也可以設(shè)置后輪為轉(zhuǎn)向輪，或，同時為驅(qū)動輪，此時前輪為輔助輪；輔助輪應(yīng)設(shè)置與轉(zhuǎn)向輪至少各一個，以便形成轉(zhuǎn)向的牽引力。為適應(yīng)目前的盲道特點，所述轉(zhuǎn)向輪和輔助輪的尺寸和輪胎寬度可以正好吻合盲道的凸棱特點，以方便盲人在盲道上的正常使用。
本發(fā)明所述轉(zhuǎn)向輪121通過一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)123與杖桿110連接，如圖Ic所示，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)123可以采用目前常見的車輛系統(tǒng)的前輪驅(qū)動轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由一 GPS控制處理單元140依預(yù)先規(guī)劃路線發(fā)出的轉(zhuǎn)向信號控制轉(zhuǎn)向角度及時間，如圖2和圖3 所示，本發(fā)明所述GPS控制處理單元140設(shè)置包括接受GPS定位信號的天線141、存儲地圖數(shù)據(jù)的地圖模塊142、GPS微處理器143以及一轉(zhuǎn)向信號處理模塊144，所述GPS微處理器 143通訊連接所述天線、地圖模塊以及轉(zhuǎn)向信號處理模塊，通過該轉(zhuǎn)向信號處理模塊控制所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。所述天線141、地圖模塊142以及GPS微處理器143為現(xiàn)有技術(shù)的GPS系統(tǒng)所常見，因此不再贅述。為實現(xiàn)本發(fā)明所述導(dǎo)盲杖裝置的導(dǎo)盲前進(jìn)，所述轉(zhuǎn)向輪121或所述輔助輪122通過一驅(qū)動馬達(dá)150驅(qū)動，如圖2所示，實現(xiàn)依照預(yù)定規(guī)劃路線導(dǎo)盲牽引。本發(fā)明所述GPS系統(tǒng)目前常見是采用GPS衛(wèi)星信號，但顯然，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，在盲道或城市建設(shè)的過程中，完全可以采用城市的局部GPS系統(tǒng)建設(shè)，通過無線技術(shù)實現(xiàn)進(jìn)行位置定位。為實現(xiàn)所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)123的自動轉(zhuǎn)動，需要設(shè)置其他的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)馬達(dá)實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)向，此種方式的實現(xiàn)可以參照現(xiàn)有技術(shù)中遙控玩具車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)實現(xiàn)。在本發(fā)明導(dǎo)盲杖裝置的較佳實施例中，在所述杖桿110的下端設(shè)置有一殼體結(jié)構(gòu) 130，該殼體可以采用流線體設(shè)置，如圖Ia所示；在所述殼體內(nèi)納置設(shè)置有所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 123及所述GPS控制處理單元140，如圖2所示，并可設(shè)置一底盤用來承載所述轉(zhuǎn)向輪、所述輔助輪、所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及所述GPS控制處理單元。為方便整個導(dǎo)盲杖裝置的使用，所述殼體結(jié)構(gòu)130與所述杖桿桿體之間也可以設(shè)置成為可轉(zhuǎn)動或可受控制轉(zhuǎn)動，以提高使用的舒適感受。在本發(fā)明導(dǎo)盲杖裝置中，所述驅(qū)動馬達(dá)與所述GPS控制處理單元以及各電路部件都由一電池模塊160驅(qū)動，如圖2所示，其可以采用可充電電池或電池組；該電池模塊160 的設(shè)置位置可以有更多選擇，例如可以設(shè)置空心的桿體中。在所述把手部111上還可以設(shè)置控制和調(diào)節(jié)所述GPS控制處理單元的按鈕102，如圖Ia所示，并為適應(yīng)盲人的使用要求， 在所述按鈕的頂面上設(shè)置有盲文的凸點。本發(fā)明導(dǎo)盲杖裝置中，如圖2所示的電路單元中，所述GPS控制處理單元還設(shè)置有一無線發(fā)射單元171，可以無線通訊連接一無線耳機(jī)172，將語音提示信息發(fā)送給該無線耳機(jī)進(jìn)行播放給使用者聽。為方便盲人使用，在所述杖桿110上還可以設(shè)置一發(fā)光裝置112， 如LED，可以發(fā)出提示或警示燈光，提示其他人注意到使用者。本發(fā)明導(dǎo)盲杖裝置可以擴(kuò)展其他功能，例如擴(kuò)展所述地圖模塊中存儲導(dǎo)游信息和環(huán)境描述信息，由所述GPS微處理器根據(jù)GPS定位的位置信息進(jìn)行識別并讀取相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，形成語音提示信息予以播放；為不影響其他使用者，這些語音提示信息都可以通過無線耳機(jī)進(jìn)行播放。本發(fā)明同時提供了一種導(dǎo)盲實現(xiàn)方法，如圖3所示，其包括以下步驟步驟11 由天線接收GPS定位信號，可以是GPS衛(wèi)星信號或其他地面定位信號，并發(fā)送給GPS微處理器；步驟12 所述GPS微處理器按照預(yù)先規(guī)劃路線以及存儲在地圖模塊中所存儲的地圖數(shù)據(jù)，與預(yù)先規(guī)劃路線的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，從而決定轉(zhuǎn)向信號，所述轉(zhuǎn)向信號中包括轉(zhuǎn)向的角度及時間；例如根據(jù)目前的定位信息與下一步要去的方向，可以形成前進(jìn)、后退、向左轉(zhuǎn)或向右轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向信號，并根據(jù)步速和距離可以設(shè)定保持轉(zhuǎn)向信號的時間；還可以根據(jù)即時的天線接收到的位置信號進(jìn)行及時更新。所述GPS微處理器在判斷天線收到的GPS定位信號偏離預(yù)先規(guī)劃路線達(dá)到預(yù)定距離后，例如超過100米，即開始計算到達(dá)目的地的其他路線可能，如果判斷距離更短則重新規(guī)劃路線，形成新的預(yù)先規(guī)劃路線。步驟13 所述GPS微處理器將所述轉(zhuǎn)向信號發(fā)送給轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的驅(qū)動部分及驅(qū)動馬達(dá)，從而驅(qū)動本發(fā)明導(dǎo)盲杖裝置依預(yù)定規(guī)劃路線，控制所述杖桿牽引使用者導(dǎo)向預(yù)先規(guī)劃路線的目的地。本發(fā)明導(dǎo)盲杖裝置因為裝有GPS系統(tǒng)，可以驅(qū)動自己沿預(yù)先規(guī)劃路線移動，較好的是可以沿盲道行進(jìn)，可以替代導(dǎo)盲犬給盲人一個牽引力和導(dǎo)引，既可以給他們安全感，又可以通過GPS的語音提示，用比較人性化的方式向盲人說明周邊環(huán)境及馬上將要經(jīng)過的一切，讓他們也有機(jī)會感受到這個多彩的世界。相對導(dǎo)盲犬的使用簡單成本低，相對GPS系統(tǒng)實現(xiàn)了一種全新的應(yīng)用，并可以將現(xiàn)有的驅(qū)動結(jié)構(gòu)應(yīng)用到導(dǎo)盲裝置中，實現(xiàn)智能尋址和導(dǎo)航。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)盲杖裝置，其包括一便于盲人握持的杖桿，其特征在于，在所述杖桿的下端至少裝配有一組轉(zhuǎn)向輪和一組輔助輪；該轉(zhuǎn)向輪通過一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與杖桿連接；所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由一 GPS控制處理單元依預(yù)先規(guī)劃路線發(fā)出的轉(zhuǎn)向信號控制轉(zhuǎn)向角度及時間；所述GPS控制處理單元設(shè)置包括接受GPS定位信號的天線、存儲地圖數(shù)據(jù)的地圖模塊、 GPS微處理器以及一轉(zhuǎn)向信號處理模塊，所述GPS微處理器通訊連接所述天線、地圖模塊以及轉(zhuǎn)向信號處理模塊，通過該轉(zhuǎn)向信號處理模塊控制所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)向輪或所述輔助輪通過一驅(qū)動馬達(dá)驅(qū)動；所述驅(qū)動馬達(dá)與所述GPS控制處理單元都由一電池模塊驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)盲杖裝置，其特征在于，在所述杖桿的下端設(shè)置有一殼體結(jié)構(gòu)，在所述殼體內(nèi)設(shè)置所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及所述GPS控制處理單元，并設(shè)置一底盤用來承載所述轉(zhuǎn)向輪、所述輔助輪、所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及所述GPS控制處理單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)盲杖裝置，其特征在于，所述GPS控制處理單元還通過一無線發(fā)射單元，用于將語音提示信息發(fā)送給一無線耳機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)盲杖裝置，其特征在于，所述杖桿的頂端設(shè)置有與杖桿桿體略呈彎折狀的把手部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)盲杖裝置，其特征在于，所述把手部上設(shè)置有調(diào)整按鈕，并且所述按鈕的頂面設(shè)置有盲文凸點。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)盲杖裝置，其特征在于，所述GPS定位信號包括GPS衛(wèi)星信號或在盲道上預(yù)設(shè)的GPS定位信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)盲杖裝置，其特征在于，在所述杖桿上設(shè)置有用于提醒他人的發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置電連接所述電池模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)盲杖裝置，其特征在于，所述GPS控制處理單元中還預(yù)設(shè)有環(huán)境描述信息，由所述GPS控制處理單元處理成為語音提示信息。
9.一種如權(quán)利要求1所述導(dǎo)盲杖裝置的導(dǎo)盲實現(xiàn)方法，其包括以下步驟A、由天線接收GPS定位信號，并發(fā)送給GPS微處理器；B、所述GPS微處理器對照其所存儲的地圖數(shù)據(jù)，與預(yù)先規(guī)劃路線的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，決定轉(zhuǎn)向信號，所述轉(zhuǎn)向信號中包括轉(zhuǎn)向的角度及時間；C、所述GPS微處理器將所述轉(zhuǎn)向信號發(fā)送給轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及驅(qū)動馬達(dá)，控制所述杖桿牽引導(dǎo)向預(yù)先規(guī)劃路線的目的地。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的導(dǎo)盲實現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟B還包括在天線收到的GPS定位信號偏離預(yù)先規(guī)劃路線達(dá)到預(yù)定距離后，重新規(guī)劃路線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種導(dǎo)盲杖裝置及其導(dǎo)盲實現(xiàn)方法，其裝置包括一便于盲人握持的杖桿，在所述杖桿的下端至少裝配有一組轉(zhuǎn)向輪和一組輔助輪；該轉(zhuǎn)向輪通過一轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與杖桿連接；所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由一GPS控制處理單元依預(yù)先規(guī)劃路線發(fā)出的轉(zhuǎn)向信號控制轉(zhuǎn)向角度及時間；所述GPS控制處理單元設(shè)置包括接受GPS定位信號的天線、存儲地圖數(shù)據(jù)的地圖模塊、GPS微處理器以及一轉(zhuǎn)向信號處理模塊，所述GPS微處理器通訊連接所述天線、地圖模塊以及轉(zhuǎn)向信號處理模塊，通過該轉(zhuǎn)向信號處理模塊控制所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)向輪或所述輔助輪通過一驅(qū)動馬達(dá)驅(qū)動。本發(fā)明導(dǎo)盲杖裝置及其導(dǎo)盲實現(xiàn)方法可以引導(dǎo)盲人到達(dá)預(yù)定目的地，且其成本低廉，方便實現(xiàn)。
文檔編號A61H3/06GK102240244SQ201110117769
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者鄭一溥 申請人:鄭一溥