一种盲人避障导航拐杖的制作方法[0002]避开障碍物是盲人日常生活中最为重要的内容，并且作为一个特殊群体，社会需要给予盲人更多的关注，使他们能够更好地独立生活。面对这类特殊人群，各种导航系统应运而生。然而，传统的导航系统主要是:利用导盲器材上超声波检测模块发送超声波信号，当超声波检测模块接收到返回的超声波信号时判断盲人正前方一定距离内是否存在障碍物，然后通过声音信号将障碍物信息反馈给盲人。由此可见，一方面传统的导航系统只能检测盲人正前方的障碍物，而对于盲人左前方或者右前方的障碍物却无法检测，另一方面目前的导航系统只能大概检测障碍物的距离，而不能检测障碍物的方向，而且单纯的通过声音信号进行反馈容易受到周围环境噪音的影响。这些都给传统的盲人导航系统带来了极大的挑战。
[0003]本发明目的在于克服以上现有技术之不足，提供一种准确、高效的用于盲人导航的在线检测装置，具体有以下技术方案实现: 所述盲人避障导航拐杖，包括: 信号采集装置，用于测取障碍物相对于拐杖的方向和距离参数，并输出所述方向和距离参数； 数据处理电路，用于接收所述方向和距离参数并经过处理，再输出控制信号； 电机振动装置以及语音提示装`置，用于接收所述控制信号，并向拐杖使用者对应发送存在障碍物的提示信息与拐杖姿态信息；
通讯模块，用于数据处理电路中的数据传输，所述信号采集装置、数据处理电路、通讯模块、电机振动装置以及语音提示装置分别设置在拐杖上。
[0004]所述的盲人避障导航拐杖的进一步设计在于，所述信号采集装置为两个超声波传感器，所述超声波传感器分别与所述数据处理电路通信连接。
[0005]所述的盲人避障导航拐杖的进一步设计在于，所述超声波传感器设于拐杖杆身同一高度位置的两侧。
[0006]所述的盲人避障导航拐杖的进一步设计在于，所述两个超声波传感器通过一个支架与拐杖连接，所述支架铰接于拐杖杆身，支架相对于拐杖任意两侧分别设有若干个用于卡接超声波传感器的卡槽，形成两超声波传感器不同间距的若干种分布。
[0007]所述的盲人避障导航拐杖的进一步设计在于，所述数据处理电路包括两个单片机工作单元，所述每个单片机工作单元包括单片机中央处理器、存储器以及通讯接口，所述存储器、通讯接口分别与对应的单片机中央处理器通信连接，所述两个单片机工作单元通过通讯模块通信连接。[0008]所述的盲人避障导航拐杖的进一步设计在于，所述电机振动装置设于拐杖的把手部。
[0009]所述的盲人避障导航拐杖的进一步设计在于，所述电机振动装置包括九个振动电机，所述电机按3行、3列排成矩阵形式。
[0010]所述的盲人避障导航拐杖的进一步设计在于，所述通讯模块为无线收发芯片。
[0011]所述的盲人避障导航拐杖的进一步设计在于，所述语音提示装置设置在拐杖相对于把手部的一侧。
[0012]本发明的优点如下:
本发明提供的盲人避障导航拐杖，通过两个超声波传感器以及用于安装超声波传感器的支架作为信号采集装置，该支架可调节两超声波传感器的间距用于适应不同的地势环境，很好的解决了因超声波探头本身属性缺陷造成的普通定位范围受到限制的问题；另一方面采用电机振动装置以及语音提示装置作为信息反馈装置，从听觉、触觉的方式提醒使用者正确使用拐杖以及提醒拐杖使用者障碍物的方向和距离信息。



[0013]图1为所述盲人避障导航拐杖的结构示意图。
[0014]图2为所述拐杖的结构示意图。 [0015]图3为所述拐杖检测障碍物的原理示意图。
[0016]图中，1-电机振动装置，2-语音提示装置，3-拐杖，31-把手部，32-杆身4_第一单片机工作单元，5-第二单片机工作单元，6-超声波传感器C1, 7-超声波传感器C2, 8-障碍物,9-通讯模块。

[0017]下面结合附图对本发明方案进行详细说明。
[0018]本实施例提供的盲人避障导航拐杖3，如图1所示，主要由信号采集装置、数据处理电路、电机振动装置1、语音提示装置2以及通讯模块9组成。信号采集装置，用于测取障碍物相对于拐杖3的方向和距离参数，并输出方向和距离参数。数据处理电路，用于接收方向和距离参数并经过处理，再输出控制信号。电机振动装置I以及语音提示装置2，用于接收控制信号，并向拐杖3使用者对应发送存在障碍物的提示信息与拐杖3姿态信息。通讯模块9，用于数据处理电路中的数据传输，信号采集装置、数据处理电路、通讯模块9、电机振动装置I以及语音提示装置2分别设置在拐杖3上。本实施例提供的拐杖3由一直杆状的杆身32和把手部31组成。本实施例中，考虑到复杂的排线，有可能使盲人在使用过程中带来不必要的麻烦，故通讯模块9采用无线收发芯片。当然也可以从降低成本的角度出发，采用有线连接的方式，但是要尽可能的避免排线裸露于支架外。语音提示装置2设置在拐杖3相对于把手部31的一侧。
[0019]本实施例中的信号采集装置采用两个超声波传感器，即超声波传感器C1 6与超声波传感器C2 7。两个超声波传感器分别与数据处理电路通信连接。两个超声波传感器设于拐杖杆身32的同一高度位置的两侧，并可随拐杖3的杆身同步径向转动。
[0020]由于不同的地势环境会影响测量的准度、精度，为了适应不同的地势环境，本实施例将两个超声波传感器通过一个支架与拐杖的杆身32连接，参见图2、图3。为了方便储放，该支架与拐杖3采用铰接的连接方式，可在与拐杖杆身32平行的一平面内绕其铰接点自由转动，使用时转动支架至其长度方向与拐杖3杆身垂直位置，不使用时转动支架至其长度方向与杆身重合，这样节省了占地空间。本实施例中，支架为一矩形框，支架上设有六个卡槽，相对于杆身的每一侧设有三个，用于卡接超声波传感器。支架与拐杖3的铰接点为支架长度方向上的中点，六个卡槽关于该铰接点在支架的长度方向上对称分布。处于对应对称位置的卡槽的间距分别为米、米、米，这样一来该支架提供了三种超声波传感器在该支架上不同间距的对称分布，很好的解决了因超声波探头本身属性缺陷造成的普通定位范围受到限制的问题(由于尽可能地简化处理电路中的程序设计，因此只考虑超声波传感器对称分布的情况)。
[0021]数据处理电路包括第一单片机工作单元4与第二工作单元5。每个单片机工作单元主要由单片机中央处理器、存储器以及通讯接口组成。存储器、通讯接口分别与对应的单片机中央处理器通信连接，两个单片机工作单元通过通讯模块9通信连接，参见图1。第一单片机工作单元4用于接收采集信号并形成障碍物相对于拐杖3的方向以及距离参数；第二单片机工作单元5用于根据参数形成对应控制信号，并传输至信号采集装置与电机振动装置I以及语音提示装置2。
[0022]电机振动装置I设于拐杖3的把手部，电机振动装置I采用九个振动电机。电机按3行、3列矩阵形式排布。根据障碍物相对于拐杖3所处的方向和距离不同，电机的工作模式也不同。若障碍物8处于拐杖3的左前方，则数据处理电路控制、、、、五个电机振动3秒钟，形成指向左前方向的箭头。若障碍物8处于拐杖3的正前方区域，则数据处理电路控制、、、、五个电机振动3秒钟，形成指示正前方向的箭头。若障碍物8处于拐杖3的右前方区域，则数据处理电路控制、、、、五个电机振动3秒钟，根据距离z的值控制振动电机的转速。
[0023]本实施例提供的盲人避障导航拐杖3，通过两个超声波传感器以及用于安装超声波传感器的支架作为 信号采集装置，该支架可调节两超声波传感器的间距用于适应不同的地势环境，很好的解决了因超声波探头本身属性缺陷造成的普通定位范围受到限制的问题；另一方面采用电机振动装置I以及语音提示装置2作为信息反馈装置，从听觉、触觉的方式提醒使用者正确使用拐杖3以及提醒拐杖3使用者障碍物的位置信息。