一種盲人智能助行服及其導(dǎo)航方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種盲人智能助行服及其導(dǎo)航方法，適用于輔助盲人行動(dòng)的智能機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]殘疾人是值得我們社會(huì)關(guān)心的一個(gè)典型弱勢(shì)群體。例如盲人，由于受視力障礙的原因，大部分盲人無(wú)法辨別方向、無(wú)法獲知自己所在空間位置，給其出行帶來(lái)十分不便，這些生活自主性的缺失導(dǎo)致其基本生活技能喪失，嚴(yán)重影響了其工作、學(xué)習(xí)和生活。
[0003]雖然目前社會(huì)中已經(jīng)出現(xiàn)對(duì)導(dǎo)盲機(jī)器進(jìn)行研究的團(tuán)隊(duì)，有的團(tuán)隊(duì)甚至已經(jīng)制做了相關(guān)的導(dǎo)盲產(chǎn)品，但是仍然得不到廣泛使用。其原因是:第一，雖然碩果累累，但也各有千秋。因?yàn)槔硐胫械膶?dǎo)盲機(jī)器功能非常強(qiáng)大，科技人員都只是研究了一部分，尤其是對(duì)障礙物偵測(cè)與躲避方法的研究不多。所以，對(duì)障礙物偵測(cè)與躲避方法的研究應(yīng)該加大力度。第二，盲人對(duì)導(dǎo)盲機(jī)器的信賴不夠，出于對(duì)盲人自身安全和盲人的特殊心理考慮，盲人一般使用導(dǎo)盲犬來(lái)導(dǎo)盲。因此，發(fā)明一種功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定，并且獲得盲人群體普遍信任的導(dǎo)盲機(jī)器意義十分重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種盲人自主外出行動(dòng)的智能助行服及其導(dǎo)航方法，解決盲人外出必須需要導(dǎo)盲犬或?qū)ｉT(mén)人員進(jìn)行道路引導(dǎo)的技術(shù)難題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案適用于兩種不同的情形，一種適用于利用盲人智能助行服進(jìn)行室外導(dǎo)航的情形，另一種適用于利用盲人智能助行服進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航的情形。
[0006]針對(duì)室外導(dǎo)航的情形，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種盲人智能助行服，包括助行服本體，其特征在于，所述助行服本體上安裝有導(dǎo)盲單元，所述導(dǎo)盲單元包括圖像采集模塊、測(cè)距模塊、語(yǔ)音輸入模塊、中央控制模塊、語(yǔ)音輸出模塊、路徑輸入模塊和GPS定位模塊；所述圖像采集模塊、所述測(cè)距模塊和所述GPS定位模塊同時(shí)與所述路徑輸入模塊和所述中央控制模塊連接;所述路徑輸入模塊還連接有語(yǔ)音輸入模塊，所述中央控制模塊還連接有語(yǔ)音輸出模塊;所述圖像采集模塊用來(lái)將采集到的盲人周圍的環(huán)境圖像信息傳送給所述路徑輸入模塊和所述中央控制模塊，所述測(cè)距模塊用來(lái)將采集到的盲人與周圍障礙物的距離信息傳送給所述路徑輸入模塊和所述中央控制模塊，所述語(yǔ)音輸入模塊用來(lái)將采集到的語(yǔ)音信息傳送給所述路徑輸入模塊;所述GPS定位模塊用來(lái)將采集到的盲人的位置信息傳送給所述路徑輸入模塊和所述中央控制模塊;所述路徑輸入模塊用來(lái)將采集到各種信息耦合處理，固化為路徑信息輸送給所述中央控制模塊，所述中央控制模塊用來(lái)將路徑輸入模塊的路徑信息與采集到實(shí)時(shí)信息進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出盲人距周圍障礙物的距離信息、位置信息以及后續(xù)正確的路徑信息，并通過(guò)語(yǔ)音輸出模塊以自然語(yǔ)音的形式傳送給盲人。
[0007]上述方案中，所述圖像采集模塊為攝像頭，所述測(cè)距模塊為超聲波收發(fā)探頭。
[0008]上述方案中，所述助行服本體包括背心、眼鏡、腰帶和褲子，所述攝像頭位于所述背心正前方，所述超聲波收發(fā)探頭包括第一超聲波收發(fā)探頭、第二超聲波收發(fā)探頭、第三超聲波收發(fā)探頭、第四超聲波收發(fā)探頭和第五超聲波收發(fā)探頭，所述第一超聲波收發(fā)探頭位于所述眼鏡上，所述第二超聲波收發(fā)探頭位于所述腰帶上，所述第三超聲波收發(fā)探頭位于所述褲子的小腿處，所述第四超聲波收發(fā)探頭和所述第五超聲波收發(fā)探頭分別位于所述背心的兩肩側(cè)。
[0009]上述方案中，所述路徑輸入模塊包括常用路徑輸入模塊和新增路徑輸入模塊，所述常用路徑輸入模塊和所述新增路徑輸入模塊分別位于所述背心的兩肩側(cè)，所述常用路徑模塊用來(lái)存儲(chǔ)若干條常用的路徑信息，所述新增路徑模塊用來(lái)存儲(chǔ)新增的路徑信息，所述新增路徑模塊存儲(chǔ)的新增的路徑信息能夠隨時(shí)被更新。
[0010]上述方案中，所述導(dǎo)盲單元還包括電源模塊，所述電源模塊包括鋰電池，所述鋰電池包括工作電池和備用電池，所述工作電池和所述備用電池分別位于所述背心前端的口袋內(nèi)。
[0011]上述方案中，所述中央控制模塊還連接有返回模塊，所述返回模塊用來(lái)將中央控制模塊中存儲(chǔ)的盲人已經(jīng)出行的路徑信息以相反方向的模式傳送給所述中央控制模塊，所述中央控制模塊通過(guò)所述語(yǔ)音輸出模塊以自然語(yǔ)音的形式引導(dǎo)盲人返回至出發(fā)點(diǎn)。
[0012]進(jìn)一步地，一種利用盲人智能助行服進(jìn)行室外路徑導(dǎo)航的方法，包括如下步驟:
S1:由家人或朋友帶領(lǐng)盲人穿著盲人智能助行服到室外實(shí)地行走一遍;行走過(guò)程中通過(guò)圖像采集模塊、測(cè)距模塊、語(yǔ)音輸入模塊和GPS定位模塊采集路徑信息并通過(guò)路徑輸入模塊將相關(guān)信息耦合處理，并固化存儲(chǔ)到中央控制模塊中；
S2:盲人自行行走時(shí)，首先選擇行走路徑進(jìn)入對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航模式，中央控制模塊根據(jù)已存儲(chǔ)的路徑信息通過(guò)語(yǔ)音輸出模塊告知盲人行走的方向；行走過(guò)程中，圖像采集模塊和測(cè)距模塊實(shí)時(shí)將障礙物的圖像位置信息、GPS定位模塊實(shí)時(shí)將盲人的位置信息傳送給中央控制模塊，中央控制模塊將采集到的實(shí)時(shí)信息與已存儲(chǔ)的路徑信息進(jìn)行對(duì)比運(yùn)算，并通過(guò)語(yǔ)音輸出模塊以自然語(yǔ)言的形式通過(guò)耳機(jī)將盲人距周圍障礙物的距離信息、位置信息以及后續(xù)正確的路徑信息提醒給盲人。
[0013]上述方案中，步驟S2中所述耳機(jī)通過(guò)雙聲道的方式提醒盲人，左聲道播放路徑提示信息，右聲道播放障礙物高度及距離信息。
[0014]上述方案中，當(dāng)盲人需要通過(guò)紅綠燈斑馬線時(shí)，語(yǔ)音輸出模塊將提前通知盲人，盲人通過(guò)請(qǐng)求行人幫助的方式通過(guò)斑馬線。
[0015]上述方案中，當(dāng)盲人獨(dú)自出行時(shí)因各種意外情況行至一個(gè)沒(méi)有預(yù)先固化存儲(chǔ)在中央控制模塊中的陌生路徑時(shí)，通過(guò)啟動(dòng)返回模塊，語(yǔ)音輸出模塊以自然語(yǔ)音的形式將本次盲人出行的路徑信息以相反的方向提示，從而引導(dǎo)盲人返回至出發(fā)點(diǎn)。
[0016]針對(duì)室內(nèi)導(dǎo)航的情形，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種盲人智能助行服，包括助行服本體，其特征在于，所述助行服本體上安裝有導(dǎo)盲單元，所述導(dǎo)盲單元包括圖像采集模塊、測(cè)距模塊、語(yǔ)音輸入模塊、中央控制模塊、語(yǔ)音輸出模塊和路徑輸入模塊;所述圖像采集模塊和所述測(cè)距模塊同時(shí)與所述路徑輸入模塊和所述中央控制模塊連接;所述語(yǔ)音輸入模塊單獨(dú)與所述路徑輸入模塊連接，所述路徑輸入模塊通過(guò)地理信息系統(tǒng)與所述中央控制模塊連接，所述中央控制模塊與所述語(yǔ)音輸出模塊連接;所述圖像采集模塊用來(lái)將采集到的盲人周圍的環(huán)境圖像信息傳送給所述路徑輸入模塊和所述中央控制模塊，所述測(cè)距模塊用來(lái)將采集到的盲人與周圍障礙物的距離信息傳送給所述路徑輸入模塊和所述中央控制模塊，所述語(yǔ)音輸入模塊用來(lái)將采集到的語(yǔ)音信息傳送給所述路徑輸入模塊;所述路徑輸入模塊將采集到的各種信息通過(guò)地理信息系統(tǒng)進(jìn)行位置定位，形成固化后的路徑信息輸送給所述中央控制模塊，所述中央控制模塊用來(lái)將固化后的路徑信息與采集到的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出盲人距周圍障礙物的距離信息、位置信息以及后續(xù)正確的路徑信息，并通過(guò)語(yǔ)音輸出模塊以自然語(yǔ)音的形式傳送給盲人。
[0017]上述方案中，所述圖像采集模塊為攝像頭，所述測(cè)距模塊為超聲波收發(fā)探頭。
[0018]上述方案中，所述助行服本體包括背心、眼鏡、腰帶和褲子，所述攝像頭位于所述背心正前方，所述超聲波收發(fā)探頭包括第一超聲波收發(fā)探頭、第二超聲波收發(fā)探頭、第三超聲波收發(fā)探頭、第四超聲波收發(fā)探頭和第五超聲波收發(fā)探頭，所述第一超聲波收發(fā)探頭位于所述眼鏡上，所述第二超聲波收發(fā)探頭位于所述腰帶上，所述第三超聲波收