一種盲人避障裝置及其避障提示方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及盲人引導設備技術領域，特別涉及一種盲人避障裝置。
【背景技術】
[0002]盲人由于視力缺陷，生活中的一個主要問題是行動受限，在行走過程中由于無法及時發現身前的情景狀態而無法作出適當的判斷，例如前方出現障礙物或行人以及其他動物的情景，缺少主動信息反饋時，往往就會發生碰撞或被姅倒，因此行走安全沒有保障。了解行進方向障礙物信息是盲人首要關注的問題，現實生活中盲人通過普通盲杖來探知障礙物信息，但這種方法效率低下且耗費體力；而導盲犬訓練周期和適應期較長、成本較高，使用并不普遍，因此急需研究一種便攜式盲人避障裝置。
[0003]目前已經出現采用激光、雷達、微波等測障方法的導盲避障裝置，盡管這種裝置的測障精確度高，但實現技術復雜、價格昂貴，推廣應用較少。
【發明內容】
[0004]本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種低成本可實現的盲人避障裝置，能夠快速準確的探測障礙物及人體或其他動物并反饋信息給使用者。
[0005]為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種盲人避障裝置，所述盲人避障裝置包括MCU及分別與所述MCU連接的測障模塊、提示模塊和實時時鐘模塊，其特征在于所述測障模塊包括熱釋人體紅外模塊和超聲波模塊，所述超聲波模塊包括與所述MCU連接并用于放大所述MCU所發出的方波的發射驅動模塊及與所述發射驅動模塊連接用于發送超聲波的發射探頭，還包括用于接收所述發射探頭所發送的超聲波反射回來的超聲波的接收探頭及一端與所述接收探頭連接的接收檢測模塊，所述接收檢測模塊另一端與所述MCU連接。
[0006]本發明實施例提出的盲人避障裝置的避障提示方法包括以下信息提示過程:SlO: MCU檢測到熱釋人體紅外模塊輸出信號若發生變化時，則判定前方有行人或動物經過，MCU向提示模塊發出提示指令，提示模塊進行障礙提示；S20:MCU會產生方波信號并經發射驅動模塊放大，發射探頭將方波信號激勵成超聲波后向空間發射正弦超聲波信號，同時通過實時時鐘模塊開啟超時定時器和超聲波信號收發時間定時器，若超聲波信號在一定距離范圍內未遇到障礙物，則接收探頭不會接收到該超聲波信號，超時定時器超時，則判定前方無障礙物；若超聲波信號在一定距離范圍內遇到障礙物則被反射回來，接收探頭則接收到反射回來的超聲波信號并勵磁后形成方波信號向接收檢測模塊輸出，方波信號經超聲波接收檢測模塊輸出脈沖信號至MCU，MCU根據脈沖信號判定前方有障礙物，則停止超時定時器和超聲波信號收發時間定時器，計算超聲波信號收發時間，再根據超聲波波速計算障礙物距離，并指令提示模塊向盲人發出盲人可以感知的提示信息。
[0007]熱釋人體紅外模塊會探測一定距離范圍內的人體或動物紅外信號并輸出至MCU，當輸出的紅外信號發生變化時，MCU就判斷前方距離范圍內有行人或動物，MCU向提示模塊發出提示指令，提示模塊會向盲人發出盲人可以感知的提示信息；另外MCU會產生方波信號并經發射驅動模塊放大，發射探頭將方波信號激勵成超聲波后向空間發射正弦超聲波信號，同時通過實時時鐘模塊開啟超時定時器和超聲波信號收發時間定時器，若超聲波信號在一定距離范圍內未遇到障礙物，則接收探頭不會接收到該超聲波信號，超時定時器超時，則判定前方無障礙物；若超聲波信號在一定距離范圍內遇到障礙物則被反射回來，接收探頭則接收到反射回來的超聲波信號并勵磁后形成方波信號向接收檢測模塊輸出，方波信號經超聲波接收檢測模塊輸出脈沖信號至MCU，MCU根據脈沖信號判定前方有障礙物，則停止超時定時器和超聲波信號收發時間定時器，計算超聲波信號收發時間，再根據超聲波波速計算障礙物距離，并指令提示模塊向盲人發出盲人可以感知的提示信息，通過提示信息盲人可以及時采取措施避免發生與其他行人碰撞或被障礙物姅倒。
[0008]根據本發明一個實施例，所述提示模塊包括用于語音提示的聲音模塊、用于振動提示的震動模塊和用于光影提示的燈光模塊。因此盲人避障裝置的避障提示方法中，所述提示信息包括用于盲人感知的語音提示和/或震動提示信息以及用于行人感知的燈光提示信息。語音模塊通過聲音可以提示盲人前方障礙物情況，震動模塊產生振動可以提示盲人前方障礙物情況信息，語音模塊和燈光模塊同時讓行進的前方人員也可以通過提示信息知道盲人的行進，采取措施及時避讓。
[0009]進一步的，所述聲音模塊包括與所述MCU連接的語音合成模塊及與所述語音合成模塊連接的音頻輸出模塊。
[0010]進一步的，所述音頻輸出模塊包括外放喇叭或耳機。外放喇叭可以同時提示盲人和前方人員，耳機可以減少外部雜音對提示語音的干擾。
[0011]進一步的，所述音頻輸出模塊還可用于播放實時時間信息。平常情況下，即使不是在行進過程或沒有障礙信息提示時，音頻輸出模塊也可以通過播放實時時鐘信息來掌握時間信息，或是在設定了定時鬧鐘的情況下播放鬧鐘信息。
[0012]根據本發明的一個具體實施例，所述盲人避障裝置還包括與所述MCU連接并用于檢測環境溫度的測溫模塊。因此所述避障提示方法進一步包括所述MCU根據測溫模塊將檢測到環境溫度來校正超聲波波速，再根據校正后的波速計算障礙物距離，從而可以提高計算障礙物距離的準確性。
[0013]根據本發明的一個具體實施例，所述超聲波模塊至少為3個，至少3個所述超聲波模塊形成一個面。通過在一個面上的至少3個超聲波模塊可以提高超聲波的有效探測區域，減少探測盲區。
[0014]根據本發明的一個具體實施例，所述熱釋人體紅外模塊至少為3個，至少3個所述熱釋人體紅外模塊形成一個面。通過在一個面上的至少3個熱釋人體紅外模塊可以提高熱釋人體紅外線的有效探測區域，減少探測盲區。
[0015]本發明提供的盲人避障裝置，能方便引導盲人在行進過程中發現前方障礙物或行人，并通過獲取提示信息以采取有效規避措施，避免發生碰撞或被障礙物姅倒；另外本盲人避障裝置采用超聲波探測障礙物距離并采用熱釋人體紅外探測人體或動物紅外特征以進行判斷，可以實現低成本智能化自動判斷后提示盲人相關探測結果信息。
【附圖說明】
[0016]圖1是根據本發明實施例的盲人避障裝置結構示意圖；
圖2是根據本發明實施例的盲人避障裝置的避障提示方法工作流程示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0018]下面參考附圖來描述本發明實施例提出的盲人避障裝置，如圖1所示，盲人避障裝置包括MCU及分別與所述MCU連接的測障模塊、提示模塊和實時時鐘模塊，其特征在于所述測障模塊包括熱釋人體紅外模塊和超聲波模塊，所述超聲波模塊包括與所述MCU連接并用于放大所述MCU所發出方波的超聲波發射驅動模塊及與所述發射驅動模塊連接用于發送超聲波的發射探頭，還包括用于接收所述發射探頭所發送的超聲波反射回來的超聲波的超聲波接收探頭及一端與所述超聲波接收探頭連接的超聲波接收檢測模塊，所述超聲波接收檢測模塊另一端與所述MCU連接。
[0019]根據本實施例提出的盲人避障裝置的避障提示方法包括如圖2所示的信息提示過程，裝置初始化后，S10: MCU檢測到熱釋人體紅外模塊輸出信號若發生變化時，則判定前方有行人或動物經過，MCU向提示模塊發出提示指令，提示模塊進行障礙提示；S20:MCU會產生方波信號并經發射驅動模塊放大，發射探頭將方波信號激勵成超聲波后向空間發射正弦超聲波信號，同時通過實時時鐘模塊開啟超時定時器和超聲波信號收發時間定時器，若超聲波信號在一定距離范圍內未遇到障礙物，則接收探頭不會接收到該超聲波信號，超時定時器超時，則判定前方無障礙物；若超聲波信號在一定距離范圍內遇到障礙物則被反射回來，接收探頭則接收到反射回來的超聲波信號并勵磁后形成方波信號向接收檢測模塊輸出，方波信號經超聲波接收檢測模塊輸出脈沖信號至MCU，MCU根據脈沖信號判定前方有障礙物，則停止超時定時器和超聲波信號收發時間定時器，計算超聲波信號收發時間，再根據超聲波波速計算障礙物距離，并指令提示模塊向盲人發出盲人可以感知的提示信息。熱釋人體紅外模塊探測前方是否有人體或動物，如果一定距離范圍內存在人或動物，則人體或動物輻射的紅外線被熱釋人體紅外模塊吸收而向MCU發出特定的電壓信號，MCU指令提示模塊發出提示信號可以提示盲人或前方行人或動物采取措施進行避讓；另外MCU會產生40KHz方波信號并經發射驅動模塊放大，超聲波發射探頭將方波信號激勵成超聲波后向空間發射40KHz正弦超聲波信號，同時通過實時時鐘模塊開啟超時定時器和超聲波信號收發時間定時器，若超聲波信號在一定距離范圍內未遇到障礙物，則超聲波接收探頭不會接收到該超聲波信號，超時定時器超時，則判定前方無障礙物；若超聲波信號在一定距