阅读说明：本技术 一种盲人智能拐杖 (Intelligent walking stick for blind person ) 是由 郑梁 龚超 倪扬扬 于 2020-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种盲人智能拐杖,拐杖把手和拐杖本体均为圆柱形,拐杖把手和拐杖本体相连后呈L形；SOS按键、LED警示灯和语音播报模块设置在拐杖把手顶面；摄像头模块设置在拐杖把手的前端；超声波避障模块设置在拐杖本体的底部,超声波避障模块内置超声波传感器,超声波传感器将探测的超声波反射信号传送至主控制器；GPS模块设置在拐杖本体内,对拐杖本体进行定位；姿态检测模块设置在拐杖本体内的中下位置,姿态检测模块包括三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速计；LED控制按键设置在拐杖把手的下方。本发明具有紧急求助功能、摔倒检测功能、通信定位功能和导航并播报导航信息功能等,能够为盲人出行时的人身安全提供保障,操作简单智能化,实用性强。(The invention discloses an intelligent walking stick for blind people, wherein a walking stick handle and a walking stick body are both cylindrical, and are L-shaped after being connected; the SOS key, the LED warning lamp and the voice broadcasting module are arranged on the top surface of the crutch handle; the camera module is arranged at the front end of the crutch handle; the ultrasonic obstacle avoidance module is arranged at the bottom of the crutch body, an ultrasonic sensor is arranged in the ultrasonic obstacle avoidance module, and the ultrasonic sensor transmits detected ultrasonic reflection signals to the main controller; the GPS module is arranged in the crutch body and used for positioning the crutch body; the gesture detection module is arranged at the middle lower position in the crutch body and comprises a three-axis MEMS gyroscope and a three-axis MEMS accelerometer; the LED control key is arranged below the crutch handle. The intelligent blind person navigation system has the functions of emergency help seeking, tumble detection, communication positioning, navigation information broadcasting and the like, can provide guarantee for the personal safety of the blind person when the blind person goes out, and is simple and intelligent to operate and high in practicability.)

一种盲人智能拐杖

技术领域

本发明属于残障辅助器械领域，涉及一种盲人智能拐杖。

背景技术

由于中国人口众多，盲人数量接近2000万，因为眼睛失明的问题，盲人出行的安全问题是对他们自身的最大威胁，这个问题也可能导致盲人不愿意出门，与外界交流减少，久而久之甚至导致心理问题，感到自卑。

现有技术中为盲人设计的拐杖都存在一定的缺陷，并不能实际为盲人带来很大的出行便利，例如普通的导盲棍、电子拐杖等。导盲棍仅仅是依靠手杖本身触碰到周围的一些事物然后得知周围的一些基本情况，对于失明已久的人来说，对于导盲棍反馈信息处理具有一定的经验，但是对于失明时间较短并且刚接触导盲棍的人来说，及时掌握反馈信息具有很大的挑战。普通的电子拐杖也仅仅具有跌倒自动报警、闪灯安全警示、稳固防滑等一些功能，对于盲人出行的安全问题提升不了很大的帮助。

发明内容

为解决上述问题，本发明具有紧急求助功能、摔倒检测功能、通信定位功能、导航并播报导航信息功能、上传摄像头模块拍摄图像数据功能、能够在盲人有需要时自主求助、WEB端监测盲人行动并及时提供帮助、及时提示盲人周围障碍物情况。

本发明的技术方案为：一种盲人智能拐杖，包括拐杖把手、拐杖本体、SOS按键、LED警示灯、语音播报模块、摄像头模块、超声波避障模块、蓝牙模块、GPS模块、电源模块、无线通信模块、姿态检测模块、主控制器、LED控制按键，其中，

所述拐杖把手和拐杖本体均为圆柱形，拐杖把手和拐杖本体相连后呈L形；

所述主控制器设置在拐杖本体内，与SOS按键、LED警示灯、语音播报模块、摄像头模块、超声波避障模块、蓝牙模块、GPS模块、电源模块、无线通信模块、姿态检测模块和LED控制按键分别连接；

所述SOS按键、LED警示灯和语音播报模块设置在拐杖把手顶面；所述摄像头模块设置在拐杖把手的前端；所述超声波避障模块设置在拐杖本体的底部，超声波避障模块内置超声波传感器，超声波传感器将探测的超声波反射信号传送至主控制器；

所述蓝牙模块设置在拐杖本体内；所述GPS模块设置在拐杖本体内，对拐杖本体进行定位；所述电源模块设置在拐杖本体内，包括电压转换模块；所述无线通信模块设置在拐杖本体内；所述姿态检测模块设置在拐杖本体内的中下位置，姿态检测模块包括三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速计；所述LED控制按键设置在拐杖把手的下方。

优选地，所述的主控制器包括STM32F103芯片。

优选地，所述的语音播报模块包括ISD1760芯片。

优选地，所述的超声波避障模块包括HY-SRF05超声波测距模块。

优选地，所述的无线通信模块包括NB-IoTBC95模块。

优选地，所述的姿态检测模块包括MPU6050芯片。

优选地，所述语音播报模块通过SPI协议与所述主控制器通信。

优选地，所述摄像头模块包括OV7670模组。

优选地，所述GPS模块包括ATK1218-BD北斗双模定位模块。

优选地，所述蓝牙模块包括CSR8670芯片。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

1、能够在盲人行走过程有效检测障碍物，并反馈信息给盲人；

2、不论是在白天还是夜晚，当盲人自主求助或者摔倒时，通过摄像头能够拍摄周围环境图像及时发送给监护人，让盲人及时得到救助；

3、能够在盲人过马路或者夜晚行走时通过LED警示灯提示路人或者司机，以防因为不留意导致的交通意外；

4、能够检测盲人是否处于一个摔倒的状态，并及时反馈信息给监护人寻求帮助；

5、能够语音播放导航信息，并在物联网端实时记录盲人定位信息。

附图说明

图1为本发明具体实施例的盲人智能拐杖的结构示意图；

图2为本发明具体实施例的盲人智能拐杖的控制结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

参见图1、2，本发明的盲人智能拐杖包括拐杖把手1、拐杖本体2、SOS按键3、LED警示灯4、语音播报模块5、摄像头模块6、超声波避障模块7、蓝牙模块8、GPS模块9、电源模块10、无线通信模块11、姿态检测模块12、主控制器13、LED控制按键14，其中，

拐杖把手1和拐杖本体2均为圆柱形，拐杖把手1和拐杖本体2相连后呈L形；

主控制器13设置在拐杖本体2内，与SOS按键3、LED警示灯4、语音播报模块5、摄像头模块6、超声波避障模块7、蓝牙模块8、GPS模块9、电源模块10、无线通信模块11、姿态检测模块12和LED控制按键14分别连接；

SOS按键3、LED警示灯4和语音播报模块5设置在拐杖把手1顶面，按下SOS按键3可以由语音播报模块5播放求助语音，并发送消息给监护人；语音播报模块5在GPS模块9导航时也可播放导航信息；摄像头模块6设置在拐杖把手1的前端，拍摄周围环境，按下SOS按键3或者姿态检测模块12检测到盲人摔倒时将拍摄的周围环境图像发送给监护人；超声波避障模块7设置在拐杖本体2的底部，超声波避障模块7内置超声波传感器，超声波传感器将探测的超声波反射信号传送至主控制器13；

蓝牙模块8设置在拐杖本体2内，方便盲人听导航信息但周围环境嘈杂时，使用蓝牙耳机连接获取导航语音信息；GPS模块9设置在拐杖本体2内，对拐杖本体2进行定位；电源模块10设置在拐杖本体2内，包括电压转换模块；无线通信模块11设置在拐杖本体2内，与WEB端通信；姿态检测模块12设置在拐杖本体2内的中下位置，姿态检测模块12包括三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速计；LED控制按键14设置在拐杖把手1的下方。

具体实施例中，主控制器13采用STM32F103芯片，主控制器13通过发送指令信息控制LED警示灯4、语音播报模块5和无线通信模块11，还用于接收SOS按键3、姿态检测模块12、GPS模块9、超声波避障模块7发送的信息并处理。

LED警示灯4位于拐杖把手的顶端，当按下LED控制按键14，主控制器13收到按键按下信号，随即主控制器13向LED警示灯4输出低电平，LED警示灯4持续闪烁，便于盲人夜间行走或者过马路时给路人或者司机提示。

语音播报模块5可以选用ISD1760芯片，主控制器13的四个引脚连线分别连接该语音播报模块5的SCLK、MOSI、MISO、/SS四个引脚，操作通过SPI协议来完成，当盲人步行开启导航时可以开启语音播报功能，也可以设定当遇到障碍物时播报指定语音，为盲人出行提供了便利。

摄像头模块6位于拐杖把手前端，可以选用OV7670模组，OV7670模组自带FIFO芯片，主控制器13通过FIFO芯片读取图像数据，首先等待OV7670模组同步信号，然后FIFO写指针复位、FIFO写使能、等待第二个同步信号、FIFO写禁止这五个步骤存取图像数据，主控制器13通过读FIFO来读取摄像头模块6存储的图像数据，主控制器13获取的图像数据可以通过无线通信模块11传送至WEB端，当盲人求助需要监护人查看周围情况时，监护人可以通过WEB端直接观察。

超声波避障模块7可以选用HY-SRF05超声波测距模块，主控制器13需要提供一个10us以上的脉冲信号，超声波避障模块7内部将发出8个40KHz周期电平并检测回波，检测到回波则输入回响信号，回响信号的脉冲宽度与所测距离成正比，并将所得距离信息发送给主控制器13，随即主控制器13反馈一个震动信号以此来提醒盲人前方有障碍物，为盲人提供了极大的帮助，减小了盲人撞上障碍物的概率。

蓝牙模块8可以选用CSR8670芯片，基于蓝牙模块8可设计蓝牙耳机，当盲人出行需要导航时，周围环境声音存在嘈杂的可能，导致盲人听不清楚语音播放模块5播报的导航信号则可以通过连接蓝牙耳机，便于盲人接收到清晰的声音信息。

GPS模块9内置于拐杖本体2，可以选用ATK1218-BD北斗双模定位模块，主控制器13通过指令可以获取GPS信息，包括经度、纬度、高度、速度、UTC时间等，主控制13于无线通信模块11配合可以将GPS信息发送至物联网端，当盲人迷路时，监护人可以通过WEB端查看盲人当前的位置信息，及时的提供帮助。

电源模块10为整个拐杖的电子部分提供电源，包括电源和电压转换模块，可以将电压转换为不同数值大小的电压，从而为不同的设备供电，保证系统的正常运行。

无线通信模块11可以选用BC-95模块，该模块基于NB-IoT无线通信，与主控制器13配合可以接入物联网管理平台，主控制器13获取的数据信息，通过无线通信模块11发送至云端，使监护人可以实时查看关键信息，发现异常信息及时的给盲人提供到帮助。

姿态检测模块12可以选用MPU6050芯片，集成有三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计、以及一个可供扩展的数据数据运动处理器DMP，MPU6050芯片可以实时检测人体的三轴加速度和三轴角度的变化，输出的数字数据直接传入主控制器13，主控制器13通过ROM存储器中的跌倒检测系统算法，如果判断出跌倒发生就产生一个中断，主控制器13通过中断处理函数，配合无线通信模块11发送求助信息至云平台，云平台发送消息至监护人手机，及时地为盲人寻求帮助。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。