本發(fā)明屬于醫(yī)療輔助康復(fù)用具技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可以輔助盲人來(lái)進(jìn)行日常的生活活動(dòng)和識(shí)別障礙物的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在，中國(guó)已經(jīng)成為世界上失明人數(shù)最大的國(guó)家，失明人數(shù)大約已有500萬(wàn)，占中國(guó)總?cè)丝诘那Х种模瑩Q句話說(shuō)，大約每250人里面，就有近1人是失明的。而世界失明總?cè)藬?shù)高達(dá)3000萬(wàn)，失明已經(jīng)成為了世界一大疾病。現(xiàn)今由于工作性質(zhì)和生活習(xí)慣等不良傾向的影響而使失明呈低齡化趨勢(shì)，因此世界上催生了許多智能導(dǎo)盲拐杖，然而市面上的拐杖均采用紅外傳感器，只能夠探測(cè)到例如動(dòng)物、人這種會(huì)主動(dòng)產(chǎn)生熱量的物體，遇到了石頭這類的非生物便束手無(wú)策。有部分盲人并不會(huì)購(gòu)買這類的儀器，主要是因?yàn)樾詢r(jià)比不高，價(jià)格昂貴。此外《好奇實(shí)驗(yàn)室》曾經(jīng)在杭州的主干道的盲道上做過(guò)一期盲人實(shí)測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)因?yàn)樵S多盲道上有障礙物，而盲人無(wú)法辨別出，會(huì)導(dǎo)致摔倒。綜上所述，目前盲人迫切需要一種能夠智能主動(dòng)識(shí)別前方周圍障礙物(包括非生物體)，以便及時(shí)避開，從而保障盲人行走安全有效的導(dǎo)盲拐杖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在于提供一種導(dǎo)盲效果佳、簡(jiǎn)單有效、使用安全且大眾化的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖，包括拐杖桿、設(shè)置在拐杖桿頂部的手柄，還包括設(shè)置在拐杖桿底部的拐杖底盤及藍(lán)牙耳機(jī)；所述拐杖底盤上設(shè)置有至少一個(gè)超聲波傳感器；所述拐杖桿內(nèi)設(shè)置有信號(hào)控制組件；所述超聲波傳感器與信號(hào)控制組件信號(hào)相連；所述拐杖底盤的底部設(shè)置有至少兩個(gè)支架。

作為本發(fā)明的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖的改進(jìn)：信號(hào)控制組件包括超聲波測(cè)距模塊、信號(hào)處理器及無(wú)線通信模塊，所述信號(hào)處理器分別與超聲波測(cè)距模塊、無(wú)線通信模塊信號(hào)相連；

所述超聲波傳感器與超聲波測(cè)距模塊信號(hào)連接；

藍(lán)牙耳機(jī)與無(wú)線通信模塊信號(hào)相連。

作為本發(fā)明的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖的進(jìn)一步改進(jìn)：所述拐杖桿內(nèi)設(shè)置有電源，所述電源分別與超聲波傳感器、按鈕、超聲波測(cè)距模塊、信號(hào)處理器及無(wú)線通信模塊電連接。

作為本發(fā)明的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖的進(jìn)一步改進(jìn)：所述拐杖底盤的底部設(shè)置有四個(gè)支架；所述拐杖底盤為正方形；所述四個(gè)支架分別設(shè)置在拐杖底盤的四個(gè)角上。

作為本發(fā)明的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖的進(jìn)一步改進(jìn)：所述拐杖底盤上設(shè)置有三個(gè)超聲波傳感器；所述三個(gè)超聲波傳感器分別設(shè)置在拐杖底盤的左前方、正前方及右前方，

設(shè)置在拐杖底盤左前方的超聲波傳感器與設(shè)置在拐杖底盤正前方的超聲波傳感器的中心線夾角為50～70°(較佳為60°)；

設(shè)置在拐杖底盤右前方的超聲波傳感器與設(shè)置在拐杖底盤正前方的超聲波傳感器的中心線夾角為50～70°(較佳為60°)；

所述拐杖底盤的正前方是指與手柄的中心線在垂直方向上相重疊，且指向與手柄端部的指向相一致。

作為本發(fā)明的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖的進(jìn)一步改進(jìn)：所述手柄上設(shè)置有按鈕；所述按鈕與信號(hào)處理器相連。

作為本發(fā)明的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖的進(jìn)一步改進(jìn)：所述拐杖桿上設(shè)置有收縮調(diào)節(jié)器。

作為本發(fā)明的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖的進(jìn)一步改進(jìn)：智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖還包括震動(dòng)發(fā)生器，所述震動(dòng)發(fā)生器與無(wú)線通信模塊信號(hào)相連。該震動(dòng)發(fā)生器例如可可佩帶在手臂上。

作為本發(fā)明的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖的進(jìn)一步改進(jìn)：手柄為鉤型手柄。

本發(fā)明的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖具有以下優(yōu)點(diǎn)：能智能識(shí)別周圍各類生物和非生物等障礙物，并采用藍(lán)牙耳機(jī)語(yǔ)音提醒使用者，保障盲人行走安全；如果使用者還患有耳聾，則可以使用震動(dòng)發(fā)生器震動(dòng)提醒。因此，本發(fā)明是一種功能多樣、使用效果佳、簡(jiǎn)單有效、使用安全且大眾化的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖的整體結(jié)構(gòu)示意圖(不包括藍(lán)牙耳機(jī)和震動(dòng)發(fā)生器)。

圖2為圖1中的拐杖底盤2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖的震動(dòng)發(fā)生器8的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此。

實(shí)施例1、一種智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖，如圖1～4所示；包括拐杖桿1、設(shè)置在拐杖桿1頂部的手柄3、設(shè)置在拐杖桿1底部的拐杖底盤2，還包括超聲波傳感器4、震動(dòng)發(fā)生器8及藍(lán)牙耳機(jī)；手柄3設(shè)置成鉤型。拐杖桿1內(nèi)設(shè)置有電源以及信號(hào)控制組件，信號(hào)控制組件包括超聲波測(cè)距模塊11、信號(hào)處理器12及無(wú)線通信模塊13，信號(hào)處理器12分別與超聲波測(cè)距模塊11、無(wú)線通信模塊13信號(hào)相連。電源分別與超聲波傳感器4、按鈕7、超聲波測(cè)距模塊11、信號(hào)處理器12及無(wú)線通信模塊13電連接。超聲波傳感器4與超聲波測(cè)距模塊11信號(hào)連接；藍(lán)牙耳機(jī)、震動(dòng)發(fā)生器8分別與無(wú)線通信模塊13信號(hào)相連。藍(lán)牙耳機(jī)、震動(dòng)發(fā)生器8由自帶的電源供電。

拐杖底盤2上設(shè)置有至少一個(gè)超聲波傳感器4，超聲波傳感器4包含有超聲波探頭，超聲波探頭能探測(cè)障礙物。在拐杖底盤2設(shè)置三個(gè)超聲波傳感器4最為合理，這三個(gè)超聲波傳感器4分別設(shè)置在拐杖底盤2的左前方、正前方及右前方。相鄰的兩個(gè)超聲波傳感器4的中心線夾角為60°，即，設(shè)置在拐杖底盤2左前方的超聲波傳感器4與設(shè)置在拐杖底盤2正前方的超聲波傳感器4的中心線夾角為60°，設(shè)置在拐杖底盤2右前方的超聲波傳感器4與設(shè)置在拐杖底盤2正前方的超聲波傳感器4的中心線夾角為60°。這樣設(shè)計(jì)時(shí)，超聲波傳感器4上的超聲波探頭可識(shí)別正前方、左前方及右前方的障礙物，以保證該導(dǎo)盲拐杖可以完全發(fā)現(xiàn)在使用者要行走的路上的障礙物。

拐杖底盤2的正前方是指與手柄3的中心線在垂直方向上相重疊，且指向與手柄3端部的指向相一致。即，手柄3端部正對(duì)的方向與設(shè)置在拐杖底盤2正前方的超聲波傳感器4所對(duì)方向相同，這樣可以方便盲人辨別智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖的方向，避免使用錯(cuò)誤。

超聲波傳感器4將超聲波探頭采集到的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給超聲波測(cè)距模塊11，電信號(hào)經(jīng)過(guò)超聲波測(cè)距模塊11的測(cè)距處理后傳輸給信號(hào)處理器12，信號(hào)處理器12將所獲得的包含障礙物的距離、方向的信息傳輸給無(wú)線通信模塊13，無(wú)線通信模塊13將信號(hào)傳遞給藍(lán)牙耳機(jī)和/或震動(dòng)發(fā)生器8。

拐杖底盤2為正方形，在其四個(gè)角上分別各設(shè)置一個(gè)支架5，從而使拐杖使用時(shí)更加穩(wěn)定。拐杖桿1頂部設(shè)置有手柄3，該手柄3采用聚酯微纖維材質(zhì)，讓使用者在手上出汗時(shí)也能感覺舒適，且不會(huì)繁殖細(xì)菌，成本也相對(duì)而言較為低，符合人體工程學(xué)，讓使用者使用起來(lái)更為舒適。手柄3上設(shè)置有按鈕7，按鈕7與信號(hào)處理器12信號(hào)相連；按鈕7上刻有盲文，可以用來(lái)控制本發(fā)明的整個(gè)信號(hào)控制組件的啟動(dòng)停止以及調(diào)節(jié)藍(lán)牙耳機(jī)音量、震動(dòng)發(fā)生器8的震動(dòng)強(qiáng)度；具體為：通過(guò)對(duì)電源的控制，從而實(shí)現(xiàn)控制整個(gè)信號(hào)控制組件的啟動(dòng)停止。

拐杖桿1上設(shè)置有收縮調(diào)節(jié)器6，能自由調(diào)節(jié)柺杖桿1的長(zhǎng)度，可供不同身高的盲人來(lái)使用。電源為可充電電源，按鈕7用于控制電源的開關(guān)，電源為超聲波傳感器4、按鈕7、超聲波測(cè)距模塊11、信號(hào)處理模塊12及無(wú)線通信模塊13提供運(yùn)行所需的電能(為了圖面整潔，未在圖中標(biāo)出電源)。

在本發(fā)明中，需要使用到的元器件均可通過(guò)市購(gòu)等形式獲得。例如：超聲波測(cè)距模塊11可采購(gòu)自arduino公司生產(chǎn)的HC-SR04超聲波模塊傳感器；信號(hào)處理器12可采購(gòu)自arduino公司生產(chǎn)的Arduino UNO R3(CH340G)；無(wú)線通信模塊13可采購(gòu)自arduino公司生產(chǎn)的BLE藍(lán)牙4.0串口模塊cc2540。

本發(fā)明實(shí)際使用過(guò)程如下：

按下手柄3上的按鈕7，按鈕7接通電源，從而啟動(dòng)智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖，超聲波傳感器4的超聲波探頭發(fā)出超聲波檢測(cè)障礙物，然后超聲波傳感器4將采集到的前方障礙物信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送給超聲波測(cè)距模塊11，前方障礙物信息經(jīng)過(guò)超聲波測(cè)距模塊11處理后傳輸給信號(hào)處理模塊12，信號(hào)處理模塊12將采集到的前方障礙物信息運(yùn)算處理后再發(fā)送給無(wú)線通信模塊13，無(wú)線通信模塊13將前方障礙物信息傳送到藍(lán)牙耳機(jī)發(fā)出提示音給使用者；與此同時(shí)，無(wú)線通信模塊13將前方障礙物信息傳送給震動(dòng)發(fā)生器8，震動(dòng)發(fā)生器8震動(dòng)提示使用者。

本發(fā)明實(shí)際規(guī)格例如可謂：拐杖桿1長(zhǎng)70cm，拐杖底盤2上的支架5直徑為2cm，拐杖桿1通過(guò)收縮調(diào)節(jié)器6長(zhǎng)度可調(diào)(分為4檔，每檔5cm)。

本發(fā)明考慮到有部分盲人不僅失明，也耳聾，因此設(shè)計(jì)了兩款智能主動(dòng)導(dǎo)盲拐杖，一款為“藍(lán)牙發(fā)聲式”，另一款為“藍(lán)牙震動(dòng)式”。兩款的不同在于：藍(lán)牙發(fā)聲式是使用藍(lán)牙耳機(jī)來(lái)進(jìn)行提示；但有部分盲人因?yàn)槎@，無(wú)法聽到提示，而導(dǎo)致藍(lán)牙耳機(jī)形同虛設(shè)，那么便可以使用藍(lán)牙震動(dòng)式，藍(lán)牙震動(dòng)式使用震動(dòng)發(fā)生器8來(lái)進(jìn)行提示。

藍(lán)牙發(fā)聲式：當(dāng)安裝在拐杖上的超聲波傳感器4發(fā)現(xiàn)左前方有障礙物時(shí)，信號(hào)處理器12通過(guò)無(wú)線通信模塊13發(fā)出發(fā)聲指令，使藍(lán)牙耳機(jī)進(jìn)行發(fā)聲[例如：左前(幾厘米)]；當(dāng)右前方有障礙物時(shí)，信號(hào)處理器12通過(guò)無(wú)線通信模塊13發(fā)出發(fā)聲指令，使藍(lán)牙耳機(jī)進(jìn)行發(fā)聲[例如：右(幾厘米)]；若正前方有障礙物，信號(hào)處理器12通過(guò)無(wú)線通信模塊13發(fā)出發(fā)聲指令，使藍(lán)牙耳機(jī)進(jìn)行發(fā)聲[例如：前(幾厘米)]。并且在任何方向的發(fā)聲提醒時(shí)，不同的障礙物距離所產(chǎn)生的兩次發(fā)聲間隔時(shí)間也不同：可以設(shè)置為若離障礙物只有不到20cm的距離時(shí)，兩次發(fā)聲的間隔只有0.2秒，而離障礙物還有50cm的距離時(shí)，間隔有0.5秒。

藍(lán)牙震動(dòng)式：本發(fā)明設(shè)置了兩個(gè)可佩帶在手臂上的震動(dòng)發(fā)生器8，震動(dòng)發(fā)生器8分為一號(hào)震動(dòng)發(fā)生器和二號(hào)震動(dòng)發(fā)生器，一號(hào)震動(dòng)發(fā)生器裝在左手臂，二號(hào)震動(dòng)發(fā)生器則安裝在右手臂，在震動(dòng)發(fā)生器8上設(shè)置有盲文提示，以避免穿戴錯(cuò)誤而導(dǎo)致的提示錯(cuò)誤。當(dāng)安裝在本發(fā)明上的超聲波傳感器4發(fā)現(xiàn)左邊有障礙物時(shí)，信號(hào)處理器12通過(guò)無(wú)線通信模塊13發(fā)出藍(lán)牙指令，使一號(hào)震動(dòng)發(fā)生器震動(dòng)；當(dāng)右邊有障礙物時(shí)，信號(hào)處理器12通過(guò)無(wú)線通信模塊13發(fā)出藍(lán)牙指令，使二號(hào)震動(dòng)發(fā)生器震動(dòng)；若正前方有障礙物，信號(hào)處理器12通過(guò)無(wú)線通信模塊13發(fā)出藍(lán)牙指令，使一號(hào)震動(dòng)發(fā)生器與二號(hào)震動(dòng)發(fā)生器同時(shí)震動(dòng)。并且在任何方向的震動(dòng)提醒時(shí)，不同的障礙物距離所產(chǎn)生的震動(dòng)頻率也不同：可以設(shè)置為若離障礙物只有不到20cm的距離時(shí)，兩次震動(dòng)的間隔只有0.2秒，而離障礙物還有50cm的距離時(shí)，間隔有0.5秒。震動(dòng)的強(qiáng)度，可以通過(guò)拐杖手柄3上刻有相應(yīng)盲文的按鈕7來(lái)進(jìn)行調(diào)整，十分方便。

對(duì)比例1、將實(shí)施例1中相鄰的兩個(gè)超聲波傳感器4的中心線夾角為60°改成相鄰的兩個(gè)超聲波傳感器4的中心線夾角為40°，其余等同于實(shí)施例1。這樣會(huì)導(dǎo)致探測(cè)視角不夠大，無(wú)法完全探測(cè)到在使用者面前的所有障礙物，導(dǎo)致使用者無(wú)法避讓遇到的障礙物從而導(dǎo)致使用者摔倒等不利后果。

對(duì)比例2、取消實(shí)施例1中位于正前方的超聲波傳感器4，其余等同于實(shí)施例1。這樣會(huì)導(dǎo)致該儀器無(wú)法探測(cè)到使用者正前方的障礙物，導(dǎo)致使用者無(wú)法避讓遇到的障礙物從而導(dǎo)致使用者摔倒等不利后果。

對(duì)比例3、將實(shí)施例1中的鉤型手柄改為圓柱形手柄，其余等同于實(shí)施例1。這樣使用者不能依靠手柄快速分辨本發(fā)明的正前方是哪個(gè)方向，在使用過(guò)程中更加麻煩，不方便行走時(shí)手握，且在使用時(shí)導(dǎo)盲杖如果發(fā)生偏差也不能得知，導(dǎo)致使用者無(wú)法準(zhǔn)確避讓遇到的障礙物從而導(dǎo)致使用者摔倒等不利后果。

對(duì)比例4、取消實(shí)施例1中的拐杖底盤2，超聲波傳感器4設(shè)置在拐杖桿1上，其余等同于實(shí)施例1。這樣相鄰的超聲波傳感器4的距離會(huì)變得很接近，安裝拆卸不便；在使用導(dǎo)盲杖行走時(shí)，產(chǎn)生的震動(dòng)容易使超聲波傳感器4的位置較原來(lái)產(chǎn)生偏差，而且超聲波傳感器4容易受到損壞，導(dǎo)致使用者無(wú)法準(zhǔn)確避讓遇到的障礙物從而導(dǎo)致使用者摔倒等不利后果。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照簽署各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前處各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離發(fā)明個(gè)實(shí)施例方案的范圍。