[实用新型]一种基于双超声波的导盲杖

说明书

本实用新型公开了一种基于双超声波的导盲杖，包括手柄和杖杆，手柄安装在杖杆的端部；手柄内安装有陀螺仪、微处理器、交互装置、第一超声波传感器和第二超声波传感器；陀螺仪测量手柄的角速度和速度并将测量结果传递至微处理器；第一超声波传感器和第二超声波传感器均朝向导盲杖的前方发射和接收超声波，第一超声波传感器和第二超声波传感器的射角不同；微处理器通过交互装置与使用者交互；本实用新型的导盲杖利用两束互成角度的超声波全程探测盲人的前进道路，不仅能够准确识别道路前方的障碍物和凹坑，还能够给出障碍物和凹坑的具体或者大致的尺寸，便于盲人更为细致的判断道路路况。

技术领域

本实用新型涉及生活用品领域，尤其涉及一种帮助盲人出行的导盲杖。

背景技术

盲人是指因为疾病、意外事故等原因造成视力丧失或者视力严重受损的人群。视力障碍会给盲人带来较大的生活困难，尤其不利于出行。盲人单独出行一般需要配置导盲犬、导盲杖或者其他辅助工具。普通的导盲杖只是一根棍状物体，盲人依赖手部的触觉配合导盲杖探路。随着技术的发展，一些导盲杖增加了更多的科技元素，例如在导盲杖上安装超声波发射器和接收器，利用超声波探测前方的障碍物并给予盲人以提示。目前的超声波导盲杖只能定向发射超声波，探测前方是否具有障碍物，无法识别障碍物的具体形状和尺寸，智能化程度比较低；这类超声波导盲杖对各种可以跨越的小型障碍物也会无差别警报，使用者往往在警报之后还需要使用导盲杖对障碍物进行进一步的细致探查；因此，这些超声波导盲杖能起到的预警作用非常有限，并不十分受盲人欢迎。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是现有技术的超声波导盲杖无法具体识别障碍物的形状和尺寸，对各种可跨越和不可跨越的障碍物无差别警报，智能化程度较低。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种基于双超声波的导盲杖，包括手柄和杖杆，手柄安装在杖杆的端部；

手柄内安装有陀螺仪、微处理器、交互装置、第一超声波传感器和第二超声波传感器；陀螺仪测量手柄的角速度和速度并将测量结果传递至微处理器；第一超声波传感器和第二超声波传感器均朝向导盲杖的前方发射和接收超声波，第一超声波传感器和第二超声波传感器的射角不同；微处理器通过交互装置与使用者交互。

第一超声波传感器和第二超声波传感器均为集发射和接收于一体的超声波传感器，第一超声波传感器和第二超声波传感器通过向前发射超声波并接收超声波的方式测量超声波发射源与障碍物之间的距离，分别记为s₁和s₂；导盲杖在使用时被盲人抓握在手中，不可避免的随着盲人的手臂摆动而发生姿态变化，该变化导致两个超声波传感器的射角处于不断的变化之中，所述射角是指超声波射线与铅垂方向的夹角；陀螺仪动态测量第一束超声波和第二束超声波的射角，分别记为α和β。

如果盲人行走在正常的道路上(没有障碍物和凹坑的道路)，第一超声波传感器和第二超声波传感器所测量的数值s₁和s₂是均匀变化的(这种均匀变化是由于导盲杖随着盲人的摆臂等动作而产生轻微的俯仰运动)；但是，如果盲人前方道路存在障碍物或者凹坑，那么超声波束在扫过障碍物或者凹坑边缘时会发生数值突变。使用一束超声波配合陀螺仪可以实现障碍物和凹坑识别，并且计算出凹坑深度，使用两束超声波配合陀螺仪则可以进一步计算出障碍物的大体高度，具体计算公式如下：

当s₂的数值突然变小并且突变量超出第一设定值时，对比s₁和s₂；

如果s₁>s₂，意味着盲人前方具有障碍物，并且障碍物的高度小于h；

如果s₁<s₂，意味着盲人前方具有障碍物，并且障碍物的高度大于h；