專利名稱：一種導盲杖裝置及其導盲實現方法
技術領域：
本發明涉及一種盲人專用導盲裝置及其軟件實現方法，尤其涉及的是一種GPS導盲杖及其導盲導航實現方法。
背景技術：
隨著人類技術的發展，對少數人群的關注度越來越高，發達國家或城市都在城市建設中建立了專為殘疾人設置的無障礙通道和標準。全世界的盲人有3000萬人左右，其中中國有500萬盲人，世界上18%的盲人在中國。據心理學家的研究表明，以及發明人在心智訓練中“當盲人”的感受得出由于盲人缺乏安全感，盲人一般希望有人牽著他到達目的地； 而且十分希望有人向他描述身處何地及眼前的景象。目前常見的導盲手段主要是導盲犬，導盲犬的培訓過程長達18個月，綜合費用每只高達2. 5 3萬美元，如此昂貴的價格不是普通人能承擔的。而隨著目前電子和軟件技術的發展，采用電子技術為盲人導航已經成為可能，例如目前常見的開源代碼中已經有專為盲人設計的FPGA技術。但目前導盲手段一直處于原始的導盲犬階段，無法向更多的盲人提供有益的幫助，因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容
本發明的目的在于提供一種導盲杖裝置及其導盲實現方法，利用電子技術實現替代導盲犬，以牽引盲人到達預定的目的地。本發明的技術方案如下—種導盲杖裝置，其包括一便于盲人握持的杖桿，其中，在所述杖桿的下端至少裝配有一組轉向輪和一組輔助輪；該轉向輪通過一轉向機構與杖桿連接；所述轉向機構由一 GPS控制處理單元依預先規劃路線發出的轉向信號控制轉向角度及時間；所述GPS控制處理單元設置包括接受GPS定位信號的天線、存儲地圖數據的地圖模塊、GPS微處理器以及一轉向信號處理模塊，所述GPS微處理器通訊連接所述天線、地圖模塊以及轉向信號處理模塊，通過該轉向信號處理模塊控制所述轉向機構；所述轉向輪或所述輔助輪通過一驅動馬達驅動；所述驅動馬達與所述GPS控制處理單元都由一電池模塊驅動。所述的導盲杖裝置，其中，在所述杖桿的下端設置有一殼體結構，在所述殼體內設置所述轉向機構及所述GPS控制處理單元，并設置一底盤用來承載所述轉向輪、所述輔助輪、所述轉向機構及所述GPS控制處理單元。所述的導盲杖裝置，其中，所述GPS控制處理單元還通過一無線發射單元，用于將語音提示信息發送給一無線耳機。
所述的導盲杖裝置，其中，所述杖桿的頂端設置有與杖桿桿體略呈彎折狀的把手部。所述的導盲杖裝置，其中，所述把手部上設置有調整按鈕，并且所述按鈕的頂面設置有盲文凸點。所述的導盲杖裝置，其中，所述GPS定位信號包括GPS衛星信號或在盲道上預設的 GPS定位信號。所述的導盲杖裝置，其中，在所述杖桿上設置有用于提醒他人的發光裝置，所述發光裝置電連接所述電池模塊。所述的導盲杖裝置，其中，所述GPS控制處理單元中還預設有環境描述信息，由所述GPS控制處理單元處理成為語音提示信息。一種所述導盲杖裝置的導盲實現方法，其包括以下步驟A、由天線接收GPS定位信號，并發送給GPS微處理器；B、所述GPS微處理器對照其所存儲的地圖數據，與預先規劃路線的位置數據進行比對，決定轉向信號，所述轉向信號中包括轉向的角度及時間；C、所述GPS微處理器將所述轉向信號發送給轉向機構及驅動馬達，控制所述杖桿牽引導向預先規劃路線的目的地。所述的導盲實現方法，其中，所述步驟B還包括在天線收到的GPS定位信號偏離預先規劃路線達到預定距離后，重新規劃路線。本發明所提供的一種導盲杖裝置及其導盲實現方法，由于采用了 GPS控制處理單元以及轉向機構和驅動馬達，可以引導盲人到達預定目的地，且其成本低廉，方便實現。


圖la、圖Ib和圖Ic為本發明導盲杖裝置的示意圖；圖2為本發明的導盲杖電路功能示意圖；圖3為本發明導盲實現方法的步驟流程示意圖。
具體實施例方式以下對本發明的較佳實施例加以詳細說明。本發明提供了一種盲人專用的導盲杖裝置，結合采用了目前的GPS技術，其包括一便于盲人握持的杖桿110，如圖Ia和圖Ib所示，該杖桿110可以采用金屬或塑膠材質，可以采用空心管或實心桿，方便盲人使用者掌握驅動牽引力的方向。為方便使用者握持，在所述杖桿110的頂端設置有一與杖桿桿體略呈彎折狀的把手部111，所述把手部111上還可以設置與方便握持的凹部101。在所述杖桿110的下端至少裝配有一組轉向輪121和一組輔助輪122，如圖Ic所示，須注意的是，所述轉向輪121和所述輔助輪122的設置可以互換，例如可以設置前輪為轉向輪121，或，同時也是驅動輪，前輪可以為一個、兩個或兩個以上，此時后輪為輔助輪 122;也可以設置后輪為轉向輪，或，同時為驅動輪，此時前輪為輔助輪；輔助輪應設置與轉向輪至少各一個，以便形成轉向的牽引力。為適應目前的盲道特點，所述轉向輪和輔助輪的尺寸和輪胎寬度可以正好吻合盲道的凸棱特點，以方便盲人在盲道上的正常使用。
本發明所述轉向輪121通過一轉向機構123與杖桿110連接，如圖Ic所示，所述轉向機構123可以采用目前常見的車輛系統的前輪驅動轉向結構。本發明所述轉向機構由一 GPS控制處理單元140依預先規劃路線發出的轉向信號控制轉向角度及時間，如圖2和圖3 所示，本發明所述GPS控制處理單元140設置包括接受GPS定位信號的天線141、存儲地圖數據的地圖模塊142、GPS微處理器143以及一轉向信號處理模塊144，所述GPS微處理器 143通訊連接所述天線、地圖模塊以及轉向信號處理模塊，通過該轉向信號處理模塊控制所述轉向機構。所述天線141、地圖模塊142以及GPS微處理器143為現有技術的GPS系統所常見，因此不再贅述。為實現本發明所述導盲杖裝置的導盲前進，所述轉向輪121或所述輔助輪122通過一驅動馬達150驅動，如圖2所示，實現依照預定規劃路線導盲牽引。本發明所述GPS系統目前常見是采用GPS衛星信號，但顯然，隨著電子技術的發展，在盲道或城市建設的過程中，完全可以采用城市的局部GPS系統建設，通過無線技術實現進行位置定位。為實現所述轉向機構123的自動轉動，需要設置其他的轉向機構馬達實現自動轉向，此種方式的實現可以參照現有技術中遙控玩具車的轉向機構實現。在本發明導盲杖裝置的較佳實施例中，在所述杖桿110的下端設置有一殼體結構 130，該殼體可以采用流線體設置，如圖Ia所示；在所述殼體內納置設置有所述轉向機構 123及所述GPS控制處理單元140，如圖2所示，并可設置一底盤用來承載所述轉向輪、所述輔助輪、所述轉向機構及所述GPS控制處理單元。為方便整個導盲杖裝置的使用，所述殼體結構130與所述杖桿桿體之間也可以設置成為可轉動或可受控制轉動，以提高使用的舒適感受。在本發明導盲杖裝置中，所述驅動馬達與所述GPS控制處理單元以及各電路部件都由一電池模塊160驅動，如圖2所示，其可以采用可充電電池或電池組；該電池模塊160 的設置位置可以有更多選擇，例如可以設置空心的桿體中。在所述把手部111上還可以設置控制和調節所述GPS控制處理單元的按鈕102，如圖Ia所示，并為適應盲人的使用要求， 在所述按鈕的頂面上設置有盲文的凸點。本發明導盲杖裝置中，如圖2所示的電路單元中，所述GPS控制處理單元還設置有一無線發射單元171，可以無線通訊連接一無線耳機172，將語音提示信息發送給該無線耳機進行播放給使用者聽。為方便盲人使用，在所述杖桿110上還可以設置一發光裝置112， 如LED，可以發出提示或警示燈光，提示其他人注意到使用者。本發明導盲杖裝置可以擴展其他功能，例如擴展所述地圖模塊中存儲導游信息和環境描述信息，由所述GPS微處理器根據GPS定位的位置信息進行識別并讀取相應的信息數據，形成語音提示信息予以播放；為不影響其他使用者，這些語音提示信息都可以通過無線耳機進行播放。本發明同時提供了一種導盲實現方法，如圖3所示，其包括以下步驟步驟11 由天線接收GPS定位信號，可以是GPS衛星信號或其他地面定位信號，并發送給GPS微處理器；步驟12 所述GPS微處理器按照預先規劃路線以及存儲在地圖模塊中所存儲的地圖數據，與預先規劃路線的位置數據進行比對，從而決定轉向信號，所述轉向信號中包括轉向的角度及時間；例如根據目前的定位信息與下一步要去的方向，可以形成前進、后退、向左轉或向右轉的轉向信號，并根據步速和距離可以設定保持轉向信號的時間；還可以根據即時的天線接收到的位置信號進行及時更新。所述GPS微處理器在判斷天線收到的GPS定位信號偏離預先規劃路線達到預定距離后，例如超過100米，即開始計算到達目的地的其他路線可能，如果判斷距離更短則重新規劃路線，形成新的預先規劃路線。步驟13 所述GPS微處理器將所述轉向信號發送給轉向機構的驅動部分及驅動馬達，從而驅動本發明導盲杖裝置依預定規劃路線，控制所述杖桿牽引使用者導向預先規劃路線的目的地。本發明導盲杖裝置因為裝有GPS系統，可以驅動自己沿預先規劃路線移動，較好的是可以沿盲道行進，可以替代導盲犬給盲人一個牽引力和導引，既可以給他們安全感，又可以通過GPS的語音提示，用比較人性化的方式向盲人說明周邊環境及馬上將要經過的一切，讓他們也有機會感受到這個多彩的世界。相對導盲犬的使用簡單成本低，相對GPS系統實現了一種全新的應用，并可以將現有的驅動結構應用到導盲裝置中，實現智能尋址和導航。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換， 而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種導盲杖裝置，其包括一便于盲人握持的杖桿，其特征在于，在所述杖桿的下端至少裝配有一組轉向輪和一組輔助輪；該轉向輪通過一轉向機構與杖桿連接；所述轉向機構由一 GPS控制處理單元依預先規劃路線發出的轉向信號控制轉向角度及時間；所述GPS控制處理單元設置包括接受GPS定位信號的天線、存儲地圖數據的地圖模塊、 GPS微處理器以及一轉向信號處理模塊，所述GPS微處理器通訊連接所述天線、地圖模塊以及轉向信號處理模塊，通過該轉向信號處理模塊控制所述轉向機構；所述轉向輪或所述輔助輪通過一驅動馬達驅動；所述驅動馬達與所述GPS控制處理單元都由一電池模塊驅動。
2.根據權利要求1所述的導盲杖裝置，其特征在于，在所述杖桿的下端設置有一殼體結構，在所述殼體內設置所述轉向機構及所述GPS控制處理單元，并設置一底盤用來承載所述轉向輪、所述輔助輪、所述轉向機構及所述GPS控制處理單元。
3.根據權利要求1所述的導盲杖裝置，其特征在于，所述GPS控制處理單元還通過一無線發射單元，用于將語音提示信息發送給一無線耳機。
4.根據權利要求1所述的導盲杖裝置，其特征在于，所述杖桿的頂端設置有與杖桿桿體略呈彎折狀的把手部。
5.根據權利要求4所述的導盲杖裝置，其特征在于，所述把手部上設置有調整按鈕，并且所述按鈕的頂面設置有盲文凸點。
6.根據權利要求1所述的導盲杖裝置，其特征在于，所述GPS定位信號包括GPS衛星信號或在盲道上預設的GPS定位信號。
7.根據權利要求1所述的導盲杖裝置，其特征在于，在所述杖桿上設置有用于提醒他人的發光裝置，所述發光裝置電連接所述電池模塊。
8.根據權利要求1所述的導盲杖裝置，其特征在于，所述GPS控制處理單元中還預設有環境描述信息，由所述GPS控制處理單元處理成為語音提示信息。
9.一種如權利要求1所述導盲杖裝置的導盲實現方法，其包括以下步驟A、由天線接收GPS定位信號，并發送給GPS微處理器；B、所述GPS微處理器對照其所存儲的地圖數據，與預先規劃路線的位置數據進行比對，決定轉向信號，所述轉向信號中包括轉向的角度及時間；C、所述GPS微處理器將所述轉向信號發送給轉向機構及驅動馬達，控制所述杖桿牽引導向預先規劃路線的目的地。
10.根據權利要求9所述的導盲實現方法，其特征在于，所述步驟B還包括在天線收到的GPS定位信號偏離預先規劃路線達到預定距離后，重新規劃路線。
全文摘要
本發明公開了一種導盲杖裝置及其導盲實現方法，其裝置包括一便于盲人握持的杖桿，在所述杖桿的下端至少裝配有一組轉向輪和一組輔助輪；該轉向輪通過一轉向機構與杖桿連接；所述轉向機構由一GPS控制處理單元依預先規劃路線發出的轉向信號控制轉向角度及時間；所述GPS控制處理單元設置包括接受GPS定位信號的天線、存儲地圖數據的地圖模塊、GPS微處理器以及一轉向信號處理模塊，所述GPS微處理器通訊連接所述天線、地圖模塊以及轉向信號處理模塊，通過該轉向信號處理模塊控制所述轉向機構；所述轉向輪或所述輔助輪通過一驅動馬達驅動。本發明導盲杖裝置及其導盲實現方法可以引導盲人到達預定目的地，且其成本低廉，方便實現。
文檔編號A61H3/06GK102240244SQ201110117769
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月26日 優先權日2011年4月26日
發明者鄭一溥 申請人:鄭一溥