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1、(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 201710439308.X (22)申请日 2017.06.12 (71)申请人 中国民航大学 地址 300300 天津市东丽区津北公路2898 号 (72)发明人 钱文高 顾泽龙 陆道溢 朱恺杰 陈静杰 (74)专利代理机构 天津才智专利商标代理有限 公司 12108 代理人 庞学欣 (51)Int.Cl. A61H 3/06(2006.01) G05B 19/042(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种便携式多功能导盲仪 (57)。
2、摘要 一种便携式多功能导盲仪。 由盲杖和遥控器 组成， 盲杖包括光敏传感器、 温度传感器、 夜间警 示频闪灯、 温度及时间播报按键、 GSM天线、 紧急 按键、 电源开关、 方位播报按键、 GPS天线、 可伸缩 拉杆、 三个超声波传感器、 滚轮、 手持盒、 电池盒、 电池、 主控制器、 GSM模块、 GPS模块、 振动电路、 无 线接收模块、 声音蜂鸣电路、 电子罗盘； 本发明是 基于STM32芯片为平台， 集成了电子罗盘、 GSM， GPS， 语音播报， 测距， 振动模块， 时间播报， 灯光 指示， 遥控寻杖与锁杖等功能为一体的智能系 统， 具有功能齐全、 使用方便且人性化设计等功 能。 权。
3、利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 107157718 A 2017.09.15 CN 107157718 A 1.一种便携式多功能导盲仪， 其特征在于： 所述的便携式多功能导盲仪由盲杖和遥控 器(16)组成， 其中盲杖包括光敏传感器(1)、 温度传感器(2)、 夜间警示频闪灯(3)、 温度及时 间播报按键(4)、 GSM天线(5)、 紧急按键(7)、 电源开关(8)、 方位播报按键(10)、 GPS天线 (11)、 可伸缩拉杆(12)、 三个超声波传感器(13)、 滚轮(14)、 手持盒(15)、 电池盒(17)、 电池 (18)、 主控制器(19)、 GSM模块(20)、 GPS模块。
4、(21)、 振动电路(22)、 无线接收模块(23)、 声音 蜂鸣电路(24)、 电子罗盘(25)； 所述的手持盒(15)为长方体形结构， 水平设置； 可伸缩拉杆 (12)的下部向前倾斜设置， 上端固定在手持盒(15)的底面中部； 滚轮(14)以可转动的方式 安装在可伸缩拉杆(12)下端； 三个超声波传感器(13)分别安装在手持盒(15)的前端面、 可 伸缩拉杆(12)的中部及下部外表面上； 光敏传感器(1)、 温度传感器(2)、 夜间警示频闪灯 (3)、 温度及时间播报按键(4)、 紧急按键(7)、 方位播报按键(10)均安装在手持盒(15)的前 后端面或侧面上； 主控制器(19)、 GSM。
5、模块(20)、 GPS模块(21)、 振动电路(22)、 无线接收模块 (23)、 声音蜂鸣电路(24)、 电子罗盘(25)均设置在手持盒(15)内部； 电池盒(17)安装在手持 盒(15)的底面上， 内部装有作为电源的电池(18)， 并且电池盒(17)表面上设有用于接通或 切断电源的电源开关(8)； 电池(18)为9V可充电电池， 9V可充电电池经三端稳压集成电路 LM78M05稳压为5V电源输出， 5V电源又经过LM1117-33芯片转为3.3V电源， 其中9V电池为GSM 模块(20)供电， 3.3V电源为超声波传感器(13)、 电子罗盘(25)、 光敏传感器(1)、 温度传感器 (2)。
6、、 声音蜂鸣电路(24)、 主控制器(19)和夜间警示频闪灯(3)供电， 5V电源为GPS模块(21)、 振动电路(22)和无线接收模块(23)供电； 主控制器(19)分别与光敏传感器(1)、 温度传感器 (2)、 夜间警示频闪灯(3)、 超声波传感器(13)、 GSM模块(20)、 GPS模块(21)、 振动电路(22)、 无线接收模块(23)、 声音蜂鸣电路(24)、 电子罗盘(25)电连接； 温度及时间播报按键(4)、 紧 急按键(7)和方位播报按键(10)与主控制器(19)相连以便产生相应中断信号； GPS模块(21) 上还设有GPS天线(11)； GSM模块(20)同时与设置在手持盒。
7、(15)侧面上的GSM天线(5)相连 接； 遥控器(16)由盲人手持， 并且其上设有无线发射模块。 2.根据权利要求1所述的便携式多功能导盲仪， 其特征在于： 所述的主控制器(19)采用 STM32F103CBT6芯片。 3.根据权利要求1所述的便携式多功能导盲仪， 其特征在于： 所述的GSM模块(20)的型 号为Sim900A。 4.根据权利要求1所述的便携式多功能导盲仪， 其特征在于： 所述的光敏传感器(1)的 数量为2个， 组成与门。 5.根据权利要求1所述的便携式多功能导盲仪， 其特征在于： 所述的夜间警示频闪灯 (3)由四个不同颜色的LED指示灯构成。 6.根据权利要求1所述的便携式。
8、多功能导盲仪， 其特征在于： 所述的电池盒(17)上还设 有电池充电口(9)。 7.根据权利要求1所述的便携式多功能导盲仪， 其特征在于： 所述的手持盒(15)的后端 面上还设有耳机插孔(6)。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 107157718 A 2 一种便携式多功能导盲仪 技术领域 0001 本发明属于智能仪器技术领域， 特别是涉及一种专为盲人出行提供方便的便携式 多功能导盲仪。 背景技术 0002 盲人一直以来是社会中的一个弱势群体， 他们失去了与外界交流的窗户， 无法体 验正常人的视觉感受， 因此盲人在行走时具有很大的困难， 目前引导盲人行走的方法主要 有三种： (1)传统。
9、的手杖引导； (2)盲道引导； (3)导盲犬引导。 0003 而如今市场上的盲人导盲器材也是屈指可数而且功能单一， 技术落后。 手杖引导 时盲人通过敲击地面来确定前方是否为可行路线， 但无法告知盲人周围障碍物的空间分布 和距离； 盲道引导存在一定的局限性； 而导盲犬的培训周期长， 并且成本很高。 这些都无法 从真正意义上为盲人的生活出行带来方便， 因此研发一款智能导盲设备成为了改善这一弱 势群体安全方便出行的当务之急。 发明内容 0004 为了解决上述问题， 本发明的目的在于提供一种便携式多功能导盲仪。 0005 为了达到上述目的， 本发明提供的便携式多功能导盲仪由盲杖和遥控器组成， 其 中盲。
10、杖包括光敏传感器、 温度传感器、 夜间警示频闪灯、 温度及时间播报按键、 GSM天线、 紧 急按键、 电源开关、 方位播报按键、 GPS天线、 可伸缩拉杆、 三个超声波传感器、 滚轮、 手持盒、 电池盒、 电池、 主控制器、 GSM模块、 GPS模块、 振动电路、 无线接收模块、 声音蜂鸣电路、 电子 罗盘； 所述的手持盒为长方体形结构， 水平设置； 可伸缩拉杆的下部向前倾斜设置， 上端固 定在手持盒的底面中部； 滚轮以可转动的方式安装在可伸缩拉杆下端； 三个超声波传感器 分别安装在手持盒的前端面、 可伸缩拉杆的中部及下部外表面上； 光敏传感器、 温度传感 器、 夜间警示频闪灯、 温度及时间播。
11、报按键、 紧急按键、 方位播报按键均安装在手持盒的前 后端面或侧面上； 主控制器、 GSM模块、 GPS模块、 振动电路、 无线接收模块、 声音蜂鸣电路、 电 子罗盘均设置在手持盒内部； 电池盒安装在手持盒的底面上， 内部装有作为电源的电池， 并 且电池盒表面上设有用于接通或切断电源的电源开关； 电池为9V可充电电池， 9V可充电电 池经三端稳压集成电路LM78M05稳压为5V电源输出， 5V电源又经过LM1117-33芯片转为3.3V 电源， 其中9V电池为GSM模块供电， 3.3V电源为超声波传感器、 电子罗盘、 光敏传感器、 温度 传感器、 声音蜂鸣电路、 主控制器和夜间警示频闪灯供电，。
12、 5V电源为GPS模块、 振动电路和无 线接收模块供电； 主控制器分别与光敏传感器、 温度传感器、 夜间警示频闪灯、 超声波传感 器、 GSM模块、 GPS模块、 振动电路、 无线接收模块、 声音蜂鸣电路、 电子罗盘电连接； 温度及时 间播报按键、 紧急按键和方位播报按键与主控制器相连以便产生相应中断信号； GPS模块上 还设有GPS天线； GSM模块同时与设置在手持盒侧面上的GSM天线相连接； 遥控器由盲人手 持， 并且其上设有无线发射模块。 0006 所述的主控制器采用STM32F103CBT6芯片。 说 明 书 1/4 页 3 CN 107157718 A 3 0007 所述的GSM模块。
13、的型号为Sim900A。 0008 所述的光敏传感器的数量为2个， 组成与门。 0009 所述的夜间警示频闪灯由四个不同颜色的LED指示灯构成。 0010 所述的电池盒上还设有电池充电口。 0011 所述的手持盒的后端面上还设有耳机插孔。 0012 本发明提供的便携式多功能导盲仪是基于STM32芯片为平台， 集成了电子罗盘、 GSM， GPS， 语音播报， 测距， 振动模块， 时间播报， 灯光指示， 遥控寻杖与锁杖等功能为一体的 智能系统。 该系统通过多个超声波传感器进行协同测距工作， 对盲人行走的方向和前方障 碍物测距， 触觉上采用障碍物的远近和振动强度的不同来提醒盲人前方障碍物的距离信 息。
14、， 从而达到提醒盲人避障效果， 其次， 在听觉上使用了GSM自带的语音播报模块， 进行方 向、 障碍物和所在位置的语音播报功能， 使传递的信息更加直观、 准确。 如果遇到紧急情况， 盲人只需要按下相应按键， 就能将自己所在的位置发送到紧急联系人的手机上， 防止盲人 走失。 此外， 为了防止盲人出门前寻杖困难， 加入了遥控器通过声音信息来提醒盲人盲杖的 位置， 同时， 还能通过遥控方式对盲杖进行锁定和关闭， 防止他人的错误使用。 附图说明 0013 图1为本发明提供的便携式多功能导盲仪外部结构示意图。 0014 图2为本发明提供的便携式多功能导盲仪中控制电路部分结构框图。 具体实施方式 0015。
15、 下面结合附图对本发明进一步说明。 0016 如图1、 图2所示， 本发明提供的便携式多功能导盲仪由盲杖和遥控器16组成， 其中 盲杖包括光敏传感器1、 温度传感器2、 夜间警示频闪灯3、 温度及时间播报按键4、 GSM天线5、 紧急按键7、 电源开关8、 方位播报按键10、 GPS天线11、 可伸缩拉杆12、 三个超声波传感器13、 滚轮14、 手持盒15、 电池盒17、 电池18、 主控制器19、 GSM模块20、 GPS模块21、 振动电路22、 无 线接收模块23、 声音蜂鸣电路24、 电子罗盘25； 所述的手持盒15为长方体形结构， 水平设置； 可伸缩拉杆12的下部向前倾斜设置， 上。
16、端固定在手持盒15的底面中部； 滚轮14以可转动的 方式安装在可伸缩拉杆12下端； 三个超声波传感器13分别安装在手持盒15的前端面、 可伸 缩拉杆12的中部及下部外表面上； 光敏传感器1、 温度传感器2、 夜间警示频闪灯3、 温度及时 间播报按键4、 紧急按键7、 方位播报按键10均安装在手持盒15的前后端面或侧面上； 主控制 器19、 GSM模块20、 GPS模块21、 振动电路22、 无线接收模块23、 声音蜂鸣电路24、 电子罗盘25 均设置在手持盒15内部； 电池盒17安装在手持盒15的底面上， 内部装有作为电源的电池18， 并且电池盒17表面上设有用于接通或切断电源的电源开关8； 。
17、电池18为9V可充电电池， 9V可 充电电池经三端稳压集成电路LM78M05稳压为5V电源输出， 5V电源又经过LM1117-33芯片转 为3.3V电源， 其中9V电池为GSM模块20供电， 3.3V电源为超声波传感器13、 电子罗盘25、 光敏 传感器1、 温度传感器2、 声音蜂鸣电路24、 主控制器19和夜间警示频闪灯3供电， 5V电源为 GPS模块21、 振动电路22和无线接收模块23供电； 主控制器19分别与光敏传感器1、 温度传感 器2、 夜间警示频闪灯3、 超声波传感器13、 GSM模块20、 GPS模块21、 振动电路22、 无线接收模 块23、 声音蜂鸣电路24、 电子罗盘25。
18、电连接； 温度及时间播报按键4、 紧急按键7和方位播报 说 明 书 2/4 页 4 CN 107157718 A 4 按键10与主控制器19相连以便产生相应中断信号； GPS模块21上还设有GPS天线11； GSM模块 20同时与设置在手持盒15侧面上的GSM天线5相连接； 遥控器16由盲人手持， 并且其上设有 无线发射模块。 0017 所述的主控制器19采用ST公司生产的STM32F103CBT6芯片， 该芯片为32位芯片， 主 频最高可达72MHZ， 3.3V供电， 芯片内自带大量的内部资源， 如： IIC、 USART、 SPI、 DMA、 ADC等 等。 芯片组成的最小系统由8MHZ晶。
19、振提供时钟， 电路设计中还包括复位电路和JTAG下载接 口。 0018 所述的GSM模块20的型号为Sim900A， 该模块具有短信发送、 语音播报及时间播报 功能。 0019 所述的光敏传感器1的数量为2个， 组成与门， 以防止人为误干扰。 0020 所述的夜间警示频闪灯3由四个不同颜色的LED指示灯构成。 0021 所述的电池盒17上还设有电池充电口9， 用于为电池18充电。 0022 所述的手持盒15的后端面上还设有耳机插孔6。 0023 现将本发明提供的便携式多功能导盲仪使用方法阐述如下： 0024 在使用前， 可利用调节可伸缩拉杆12长度的方法使本便携式多功能导盲仪适用于 具有不同身。
20、高的盲人， 并且方便携带和使用。 在正常情况下， 盲人只需用手扶住手持盒15并 前推， 这时整个便携式多功能导盲仪就可借助于滚轮14在地面上向前移动， 方便又省力。 0025 在行走过程中， 在主控制器19的控制下， 三个超声波传感器13实时检测盲人前方 是否存在障碍物， 并将检测信号传送给主控制器19， 当只有安装在可伸缩拉杆12下部的超 声波传感器13被障碍物遮挡时， 主控制器19将控制GSM模块20利用语音的方式播报出障碍 物的距离， 同时播报出障碍物类型为可跨越障碍物； 当只有安装在可伸缩拉杆12中部及下 部的超声波传感器13被障碍物遮挡时， 主控制器19将控制GSM模块20利用语音的。
21、方式播报 出障碍物的距离， 同时播报出障碍物类型为较高障碍物； 当三个超声波传感器13全部被障 碍物遮挡时， 主控制器19将控制GSM模块20利用语音的方式播报出障碍物的距离， 同时播报 出障碍物类型为高障碍物； 当安装在手持盒15及可伸缩拉杆12的中部或下部的任一个超声 波传感器13被障碍物遮挡时， 主控制器19将控制GSM模块20利用语音的方式播报出障碍物 的距离， 同时播报出障碍物类型为悬空障碍物。 0026 另外， 在行走过程中， 随着本便携式多功能导盲杖离障碍物越近， 主控制器19输出 不同占空比的PWM信号， 这时手持盒15中振动电路22的振动也越强烈， 反之振动越弱， 当距 离大。
22、于1.5米时， 振动关闭， 所以能够给盲人带来触觉上的感知。 0027 当盲人按下方位播报按键10时， 主控制器19将从电子罗盘25获取方向并通过GSM 模块20播报。 0028 当盲人按下温度及时间播报按键4时， 主控制器19将控制GSM模块20利用语音的方 式自动播报出当前由GSM模块20获取的时间和由温度传感器2检测的温度， 为盲人提供方 便。 0029 当盲人按下紧急按键7时， 主控制器19控制GSM模块20将由GPS模块21获取的GPS定 位信息和求助信息发送给指定的紧急联系人， 使紧急联系人能够及时处理险情。 0030 当盲人按下上述按键时， 在主控制器19的控制下， 声音蜂鸣电路。
23、24会发出 “嘀” 声， 提示盲人按键已按下； 当盲人不慎将盲杖跌落时， 盲人只需按下遥控器16上的相应按键而 说 明 书 3/4 页 5 CN 107157718 A 5 发出指令， 该指令将通过无线发射模块传送给盲杖上的无线接收模块23， 然后再传送给主 控制器19， 在主控制器19的控制下， 声音蜂鸣电路24会发出持续20s的蜂鸣声， 这时盲人可 以通过蜂鸣声来寻回盲杖。 0031 当夜幕降临时， 光敏传感器1会感知到天色变暗， 为了防止人为误遮挡住某一光敏 传感器1， 采用两个光敏传感器1组成与门， 并将检测信号传送给主控制器19， 当两个光敏传 感器1同时检测到光线变暗时， 主控制器19才判定为天黑， 然后控制夜间警示频闪灯3发出 四种不同颜色的灯光， 提示周围行人注意避让盲人。 0032 此外， 为了防止他人使用或者儿童误操作， 遥控器16上还设有锁杖按键， 盲人可以 使用该按键以遥控的方式锁住盲杖， 使用时再次按下锁杖按键后才能使用。 0033 另外， 盲人还可将耳机插入耳机插孔6内， 这样能够更加清楚地听到GSM模块20播 报的内容。 说 明 书 4/4 页 6 CN 107157718 A 6 图1 说 明 书 附 图 1/2 页 7 CN 107157718 A 7 图2 说 明 书 附 图 2/2 页 8 CN 107157718 A 8 。