导盲器的设计
导盲机器人之设计
导盲机器人之设计1.視障朋友們長期處於黑暗的世界中，無法以視覺來體認這五彩繽紛的世界，必須依靠聽覺、觸覺、嗅覺等來感受他所生存的空間。
缺乏影像的資訊，使他面臨外在環境以及障礙空間的挑戰，其危險性比一般正常人高出數百倍。
長久處於不確定的環境使得盲人普遍缺乏安全威，導致日常生活適應能力較為不足。
因此，我們認為盲人對安全性的需求特別強烈，特別是生活行動上的安全，任何輔助器材的設計都必須以安全為第一考量。
引導視障者最常見的行動輔具應該就是所謂的「白手杖」，它所代表的意義是對視障朋友的尊重，行人在馬路上必須主動協助與禮讓視障朋友，而各類型交通工具遇見「白手杖」必須禮讓通行或減速慢行。
白手杖只能探測前方一公尺、左右距離約四十五度的範圍，無法偵測到膝蓋以上的任何障礙物。
要利用白手杖在都市活動，到處是高低不平的路面加上路邊隨意停放的車輛，以及隨時會出現危險狀況，實在是險象環生且困難重重。
導盲犬除了可以替代視障者的一雙眼睛，並且可以扮演貼心的伙伴和主人長相左右、形影不離。
在馬路上，我們經常可以看到一隻溫馴的狗狗「可魯」忠心地引導、守護失明主人的畫面，十分令人動容。
但由於導盲犬必須經由嚴格訓練，並領有合格證照，台灣的視障同胞有五萬多名，導盲犬則應有五百隻以上，比例應為1：100，數量太少故取得不易。
為了幫助盲人，許多電子導盲輔具的設計也獲得良好的成果。
對於盲人來說，導盲磚是一個重要的導引設備。
盲人可藉著碰觸這些含有許多資訊的導盲磚，來達到行動導引的目的，導盲磚分為引導用的「線形地磚」和用於警告與提醒注意的「點狀地磚」兩種，參考圖(一)中所示。
事實上，目前導盲磚所能提供的訊息有限，大概只有導引與警告兩種，對於盲人的幫忙可謂杯水車薪。
更何況在許多人行道上導盲磚的設置早已變成一排機踏車整齊排列，導盲磚早已破損而不堪使用。
視障者最大的困難在於方向的辨別和資訊的取得，只要給予適當的訊息和定位訓練，視障者通常都能行動自如。
有鑑於此，本計畫的導盲機器人將結合無線射頻技術(RFID)與語音播報系統來取代傳統的導盲磚設施，提供盲人更豐富的環境資訊或者空間方位，甚至是某個場合的導覽地圖語音。
导盲机器人设计
导盲机器人设计关键信息项：1、导盲机器人的功能和性能要求2、设计方案和技术规格3、研发时间表和交付节点4、质量控制和测试标准5、知识产权归属和保密条款6、费用和支付方式7、售后服务和技术支持8、违约责任和争议解决方式1、引言本协议旨在规范导盲机器人的设计工作，确保设计成果满足需求并符合相关标准。
11 背景随着科技的发展，导盲机器人作为辅助视障人士出行的工具，具有重要的社会意义。
12 目的明确双方在导盲机器人设计项目中的权利和义务，保障项目的顺利进行。
2、导盲机器人的功能和性能要求21 导航功能能够准确识别道路状况，规划合理的行走路线，并实时调整以避开障碍物。
211 具备高精度的定位系统，如 GPS 和室内定位技术。
212 对常见的道路标识和交通信号有识别能力。
22 障碍物检测与避让能够及时检测到前方、侧方和后方的障碍物，并采取有效的避让措施。
221 采用多种传感器融合技术，如激光雷达、超声波传感器等。
222 具备快速响应和灵活转向的能力。
23 语音交互功能能够清晰地与用户进行语音交流，理解用户的指令和需求。
231 具备自然语言处理能力，准确识别用户的意图。
232 提供友好、亲切的语音提示和反馈。
24 紧急情况处理在遇到紧急情况时，如突发的危险状况，能够及时发出警报并采取相应的保护措施。
241 与紧急救援服务建立快速连接机制。
242 具备稳定可靠的通信功能。
3、设计方案和技术规格31 总体设计架构详细描述导盲机器人的硬件架构和软件系统架构。
311 包括处理器、传感器、驱动系统等硬件的选型和配置。
312 软件系统的模块划分和功能实现方式。
32 技术参数明确各项技术指标和参数要求。
321 行走速度、续航能力、重量等。
322 传感器的检测范围和精度。
33 外观设计考虑人体工程学和美学因素，设计出舒适、便捷且易于操作的外观。
331 尺寸大小适合不同身高和体型的用户。
332 材质选择应具备耐用性和舒适性。
4、研发时间表和交付节点41 项目阶段划分将整个项目划分为若干个阶段，明确每个阶段的主要工作内容和交付成果。
导盲机器人设计(一)2024
导盲机器人设计（一）引言概述：导盲机器人是一种能够辅助视力受损人群的智能机器人，通过感知环境、识别障碍物和提供导航功能来帮助盲人行动。
本文将介绍导盲机器人的设计，包括感知模块、识别模块、导航模块、交互模块和电源模块等五个方面的内容。
正文：1. 感知模块：1.1 摄像头感知：导盲机器人配备摄像头，通过图像分析算法实时感知周围环境。
1.2 超声波传感器：利用超声波传感器探测前方的障碍物，以确保安全路径。
1.3 惯性导航传感器：使用惯性导航传感器来检测机器人的姿态和方位。
2. 识别模块：2.1 视觉识别：通过图像识别算法，导盲机器人可以辨别人、物体和地标等，提供周围环境的详细描述。
2.2 声音识别：导盲机器人可以识别环境中的声音信号，如车辆的鸣笛声，以警示用户注意安全。
3. 导航模块：3.1 地图匹配：导盲机器人通过与预先设定的地图进行匹配，确定当前位置和目的地，并规划最优路径。
3.2 手势导航：用户可以通过手势控制导航方向，机器人及时响应并做出相应动作，提高用户的交互体验。
3.3 语音引导：导盲机器人配备语音合成功能，可以进行语音导航，向用户提供详细的行进指引。
4. 交互模块：4.1 肢体交互：导盲机器人利用机械臂和触摸屏等设备，与用户进行肢体交互，并提供相关信息和操作提示。
4.2 语音交互：用户可以通过语音控制机器人的功能，如发出指令或提问，机器人会进行语音回应。
5. 电源模块：5.1 充电模块：导盲机器人配备可充电电池，可以通过充电模块定期或按需充电，保证机器人的长时间服务能力。
5.2 低功耗设计：导盲机器人在硬件设计和软件运行中充分考虑低功耗要求，延长机器人的使用时间。
总结：导盲机器人的设计涵盖了感知模块、识别模块、导航模块、交互模块和电源模块等五个方面。
通过这些模块的合理设计，导盲机器人能够辅助盲人进行环境感知、障碍物识别、路径规划和导航引导等功能，提供更为安全和便利的行动方式，提升盲人的生活质量。
智能导盲系统设计
智能导盲系统设计在我们的日常生活中，视力障碍者面临着诸多挑战和困难。
其中，安全、独立地出行是他们最为关注和迫切需要解决的问题之一。
为了帮助视力障碍者更好地融入社会，提高他们的生活质量，智能导盲系统的设计应运而生。
智能导盲系统是一种结合了多种先进技术的辅助设备，旨在为视力障碍者提供更加准确、可靠和便捷的导航服务。
其核心目标是帮助使用者感知周围环境、避开障碍物，并规划合理的行走路线。
在设计智能导盲系统时，首先要考虑的是如何有效地感知周围环境。
这通常需要借助一系列传感器，如超声波传感器、激光雷达、摄像头等。
超声波传感器可以通过发射超声波并接收回波来检测前方障碍物的距离和位置，但它的检测范围相对较窄，精度也有限。
激光雷达则能够提供更精确和广泛的距离测量，但成本较高。
摄像头可以获取丰富的视觉信息，但对于图像处理和模式识别的要求也更高。
为了提高环境感知的准确性和可靠性，往往会采用多种传感器融合的技术。
通过对不同传感器获取的数据进行融合和互补，可以更全面地了解周围环境的情况。
例如，将超声波传感器和摄像头的数据结合起来，既能检测到近距离的障碍物，又能识别出障碍物的类型和特征。
在获取了环境信息后，如何将这些信息有效地传达给使用者也是至关重要的。
常见的信息传达方式包括声音提示、振动反馈和触觉引导。
声音提示可以通过语音告知使用者前方的路况，如“前方有台阶”“左边有障碍物”等。
振动反馈则可以通过不同的振动模式和强度来表示不同的警示信息，例如强烈的连续振动表示紧急危险，轻微的间歇振动表示一般提醒。
触觉引导可以通过特殊设计的手柄或手环，向使用者传递方向和距离等信息。
除了环境感知和信息传达，智能导盲系统还需要具备路径规划和导航的功能。
这需要依靠高精度的地图和定位技术。
通过使用全球定位系统（GPS）、蓝牙信标或室内定位技术，可以确定使用者的当前位置。
结合预先加载的地图数据和实时的环境信息，系统能够规划出最优的行走路线，并引导使用者沿着这条路线前进。
直通道红外探测智能导盲器设计
Ｏ 引言
盲人 和低 视力 人群作 为社会 的一 个特 殊群体 ， 需 要给予 更多 的关怀 和照顾 ， 使他们 能够 更好 的独 立生 活 。对 他们 来 说 ， 何 安 全 行走 是 生 活 中最 大 的 问 如 题 。为 了解决 这 个 问题 ， 们 设计 出多 种 导 盲装 置 ， 人
ｗａ ｃ ｉ ｖ ｄ，ａ ｄ ｈ ｌ ｌ ｄ ｂ ｐ ｓ ｈ ｂ ｔ ｃｅ ｃ ｕ ａ ｅｙ．Ｔｈ ｆｅ ｔ ｅ ｄｓ ａ ｃ ． ｓａ ｈｅ ｅ ｎ ｅｐｂｉ ｙ ａ ｓｔｅｏ ｓａ ｌｓａ ｃ ｒｔ ｌ ｎ ｅ ｅ ｃ ｉ ｉｔ ｎ ｅ ｉ ０ ５—２． ｔ ｒ ，ｔ ｅ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｖ ｓ ２ ｍｅ ｅ ｓ ｈ ｅ ｓ ｎ ｂｅ ｄ ｓｇ ａ ｅ ｏ ｘｅ ｓｖ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔａ ｄ ｈ ｌ ｉ ｇ ｂｉ ｄ ｅ ｉ ｎ ｉ ｂ ｓ ｄ ｆ ｒｅ ｔ ｎ ｉｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｓ ｎ ｎ ｅｐｎ ｌ ． ｎ Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｂｉ ｄ ｇ ｉａ ｃ ｙ ｒｓ ｌ ｕｄ ｎ ｅ；ｍａ － ｃ ｉｅ ｉ ｔ ｒ ｃ ｉｎ；ｉｆ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｎ ｎ ｍａ ｈ ｎ ｎ ｅ ａ ｔ ｏ ｎ ｒ ｄ ｄ ｓａ ｃ ａｒ
通过语 音提示实现人性化的遇障语音提示以及蜂 鸣器报警提示 ， 协助 盲人准确绕 过直通道 内设置的 障碍 物。该导盲器可检 测的有效距离为 ０ ５２ ２米 。 ．－． 布局和外形设计为深层次开发和运 用助 盲、 导盲装置奠定基础。
关 键词 ： 盲 器 ； 机 交 互 ； 外 测 距 导 人 红
组 成 ， 光 电智 能 导 盲 器 系 统 总 体 设 计 框 图 如 图 １ 该
所示。
如传 统的盲 杖 、 知 前方 障碍 物 的盲 人 眼 睛 ， 探 他们 都 存在一 定 的缺点 和优 点 ¨ 。 国外 研 制 的盲 人 导航 系 Ｊ 统价 格 昂贵 ， 适 合 普通 大 众 使用 。基 于 以上缺 点 ， 不 本文就 盲人 在通过 有 障碍 物 的直通道 情况 下 ， 利 如何
新型交叉路口电子导盲器的设计
漆包线直径 长
线 圈
１ ８ ｍ ．ｒ ０ａ ａ ８ｍ ＝ｃ ｂ ４ｍ －ｃ ．
ｎ５ ＝０
着 明显 的 缺 点 ，在 大街 上 声 音 很 容 行 ！” 和 “ 红灯 ，禁
易 被 噪 音 淹 没 ，提 示 效 果 不 明 显 。 止 通 行 ！” 的语 音 提
本 文 介 绍 了 一 种 在 一 定 范 围 内 发 示 信 号 。利用 绿 灯 的 射 ／ 收低 频语 音 信 号 的技 术 ， 于 亮灭 控 制 继 电器 ，选 接 基 此 技 术 设 计 的 盲 人 交叉 路 口电子 导 择 语 音 芯 片 ，并把 相
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智能导盲系统设计
智能导盲系统设计随着科技的快速发展，（）已经深入影响了我们生活的方方面面。
在这个大背景下，我们提出了一种全新的智能导盲系统设计，旨在帮助视力受损的人士更好地独立生活。
一、需求分析视力受损的人士在生活中面临着诸多困难，其中最大的挑战之一就是出行。
他们可能需要借助盲杖来探测周围的环境，但这种方式往往不能提供足够的方位信息，也无法识别物体或文字。
因此，我们的智能导盲系统需要提供一种更加高效、安全、便捷的导盲方式。
二、系统设计我们的智能导盲系统由以下几个主要部分组成：1、智能眼镜：这是我们的核心设备，它使用先进的计算机视觉技术和深度学习算法，能够实时识别周围的物体和文字，并通过声音和触觉反馈给用户。
2、智能手环：手环可以监测用户的步数、心率、血压等生理数据，同时也可以通过触觉反馈来提醒用户即将遇到的危险。
3、AI云平台：这个平台负责处理眼镜和手环收集的数据，通过机器学习和大数据分析，为每个用户提供个性化的导盲服务。
三、技术实现1、物体识别：我们的智能眼镜使用了一种基于深度学习的物体识别算法，可以实时识别出周围的物体，并通过声音和触觉反馈给用户。
2、文字识别：我们的智能眼镜还使用了OCR技术，可以实时识别出文字，包括路标、店铺招牌等，并通过声音和触觉反馈给用户。
3、生理数据监测：我们的智能手环使用传感器来监测用户的步数、心率、血压等生理数据，并通过触觉反馈来提醒用户。
4、AI云平台：我们的云平台使用了大数据和机器学习技术，可以根据用户的历史数据和行为习惯，为用户提供个性化的导盲服务。
四、应用前景我们的智能导盲系统具有广泛的应用前景。
它可以帮助视力受损的人士更好地独立生活，提高生活质量。
它也可以用于辅助教育、旅游等领域，为有视力障碍的人士提供更好的学习和旅游体验。
我们的系统也可以为企业和个人提供定制化的导盲服务，为残障人士提供更好的社会支持。
五、结论随着科技的不断发展，在辅助生活中的应用也越来越广泛。
我们的智能导盲系统设计旨在帮助视力受损的人士更好地独立生活，提高他们的生活质量。
基于GPS的智能导盲仪设计报告
基于GPS的智能导盲仪摘要：以ATmega16 单片机作为主控制器, 设计了一种基于超声波、红外测距原理和GPS定位的多功能智能导盲仪。
此系统包括超声波测距、红外测距、语音提示、电子罗盘、GPS定位等部分, 采用超声波和红外传感器探测障碍物, 采用电子罗盘检测行走方向, GPS精确定位，并将障碍物信息和方向信息以语音的方式提示给盲人,达到导盲作用。
关键字：智能导盲、单片机、 GPS定位、电子罗盘、超声波测距1.引言据国家权威部门统计，中国目前约有500万盲人，占世界盲人总数的18%，每年约有45万人失明，这意味着几乎每分钟就会出现一例新的盲人。
预计到2020年，中国盲人人数将达到2000万。
盲人由于受到视力限制，出行十分不便，危险系数很高。
传统的导盲手段有手杖、导盲犬。
手杖导盲简单、方便、成本低, 但可靠性不高, 容易忽略一些障碍物；导盲犬成本高，且使用不方便。
导盲机器人只能在平坦路面使用。
基于GPS的智能导盲仪它能够帮助盲人在无需专人陪伴的情况下，独立外出行走。
本系统具有智能化、功能强大、性能可靠、携带方便、操作简单等特点。
2．系统功能与总体设计系统采用ATMEL公司生产的高性能单片机ATmega16单片机作为主控制器, 包含了超声波测距系统、红外测距系统、语音播报系统、电子罗盘系统、GPS精确定位系统等。
其中采用超声波传感器检测正前方和空中障碍物, 采用红外传感器检测路面上的低矮障碍物。
当检测到障碍时, 单片机将控制语音芯片, 实时播报障碍信息。
系统还融入了GPS定位系统和电子罗盘传感器来获得盲人行走的方向, 盲人可以通过按键来触发系统语音播报行走的方向信息。
系统原理结构框图如图1.1所示。
图1.1 系统原理结构框图3.系统单元电路设计3.1 测距单元本单元由超声波测距模块和红外测距模块组成，其中采用超声波传感器检测正前方和空中障碍物, 采用红外传感器检测路面上的低矮障碍物。
其机构框图如图3.1所示。
导盲机器人设计(二)2024
导盲机器人设计（二）引言概述：本文是关于导盲机器人设计的第二部分。
在本篇文章中，我们将继续深入探讨导盲机器人的设计原理和功能，并介绍其在导盲工作中的应用。
本文将围绕着五个主要方面展开：感知系统、导航系统、交互界面、移动机构和智能控制。
通过这些方面的探讨，我们希望能够加深对导盲机器人的理解，并为未来的导盲机器人设计提供一些参考。
正文：1. 感知系统1.1 视觉传感器：导盲机器人通过搭载高分辨率摄像头来获取周围环境的图像信息，以识别障碍物、人群及其他导航相关信息。
1.2 声纳传感器：采用声波技术检测物体的距离和方向，从而辅助机器人规避障碍物。
1.3 情感传感器：机器人通过情感传感器来感知用户的情绪变化和需求，以提供更人性化的导航服务。
2. 导航系统2.1 地图构建：利用激光雷达等传感器获取环境三维信息，并通过算法生成地图，为导航提供基础数据支持。
2.2 路径规划：机器人通过分析地图和实时感知数据，选择最佳路径来引导用户快速、安全地抵达目的地。
2.3 避障策略：当机器人检测到障碍物时，它将根据环境信息和预设的规则进行避障操作，保证导航过程的安全性。
3. 交互界面3.1 语音交互：导盲机器人能够理解用户的语音指令，并通过语音回复和导航指示来与用户进行交流。
3.2 触觉反馈：机器人通过触觉传感器给予用户触觉反馈，例如轻微震动或触摸提示，帮助用户更好地理解周围环境。
3.3 导航信息显示：机器人通过屏幕或发声等方式向用户展示导航信息，如地图、路线等，方便用户理解和确认进展。
4. 移动机构4.1 轮式移动机构：大部分导盲机器人采用轮式移动机构，具备较好的操控能力和适应性，可以应对不同地面情况。
4.2 腿式移动机构：少数导盲机器人采用腿式移动机构，具备跳跃和攀爬等特殊能力，可在复杂环境中自由移动。
5. 智能控制5.1 语音识别：机器人通过语音识别技术能够准确理解用户的指令，提供更智能化的导航体验。
5.2 机器学习：通过机器学习算法，机器人能够根据用户的喜好、习惯等个体差异，提供个性化的导航服务。
多功能导盲器的设计
136多功能导盲器的设计多功能导盲器的设计Des ign of Mult i -functi onal Bl i nd Gu i de吴爱萍（南京工程学院自动化学院，江苏南京211167）摘要：论述了以STC89C52单片机为核心的多功能导盲器的设计，给出了系统的硬件电路组成，并详细介绍了软件程序的设计思路。
导盲器能检测前方、左前方、右前方障碍物的距离，当距离低于设定值时产生振动并语音提醒盲者避让。
调试 结果表明，该导盲器测量准确，使用方便。
关键词：单片机;导盲器；超声波;语音模块Abstract :The des i g n of mult i -funct i o n bl i n d gu i d e based on STC89C52 MCU is d i s cussed in th i s paper.The hardwarec i r cu i t of the system are g i y ed,and the des i g n idea of software program is introduced in deta i l.The bl i n d gu i d e can detect the d i s tance of obstaclesn front,left front and right front.When the d i s tances lower than the set yalue, i t w i ll produce y i bra-t i o n and yo i c e to rem i n d the bl i n d to ayo id.The debugg i n g results show that the gu i d e is accurate and easy to use.Keywords :m i c roprocessor,bl i n d gu i d e,ultrason i c ,yo i c e module盲人行走时,需要依靠一些辅助导盲装置，最常见的是导盲 手杖，用导盲手杖在盲人周边50cm 到1m 的范围内进行触碰 试探，从而发现并躲避障碍物。
导盲器
否
警报器不工作
图10 信号阈值比较
多方位信号分析及避障
在探测的区域内单个障碍物时，反射回来的信号 与阈值比较，这种情况为上述分析的。但有时候会在 探测的区域内，几个方向反射回来的信号都大于阈值U， 如图11：
红外探测器
图11 多方位信号
当C、D都大于U时，我们采取先进行C、 D的比较，选出较大值再与U比较，从而减 少工作量，加快判断障碍物方位的进程。
2米的放大信号
设为阈值 存储在单片机中
图9 阈值设置
信号与阈值的比较
根据上面设置的阈值U。把行走时的经处 理的放大的电压信号值B与阈值U比较，如果 U>B，则无障碍物，不发出警报。当U<B时， 则开始进行避障。这时由单片机控制警报器发 出警报说明避障的方位，安全行走。
电压信号 B>阈值U
是 发出警报和方位
二、光学镜头的使用
采用光学镜头分光束并扩大了探测的角度，减轻了 导盲器的重量却提高了导盲器的质量并取得了廉价的 效果。
三、利用阈值控制
利用阈值控制，大大减少单片机的运算时间，从而 提高效率。
敬请各位专家给 予指导!
A/D转化
图7所示：
信号置为高电平
发出提示音
退出
图7 总体流程图
中间控制枢纽主要是由单片机来实现的， 从图7（控制流程图）可以看出来导盲器探路 和警报都是由单片机进行控制的。
探路
高电平
单片机
报警
图8 控制系统
阈值的设定
本方案采用光强分析障碍物的距离，所以为了更快更方 便我们事先把2米（根据实验所得数据可适当更改）定为基 础比较值，并由实验得出其放大电压值U。导盲器工作时把 接收并处理的信号U与之比较，从而判断是否有障碍物。最 后传给单片机处理。
光电智能导盲器方案设计
光电智能导盲器方案设计作者：刘仲禹张欣婷来源：《电子技术与软件工程》2015年第14期本文设计一种采用ATMEGA16L单片机作为控制器，利用红外测距的原理，设计了一种手持式红外导盲装置。
该装置可以对盲人前面道路上的障碍物进行距离探测并把障碍物距离信息转换成电脉冲信号，识别前方障碍物的方向及距离。
【关键词】ATMEGA16L单片机红外测距电脉冲信号1 引言眼睛是我们身体不可缺少的器官，是人类了解世界感知外界的窗口，然而对于盲人来说简单的散步都是一件奢侈的事情。
本文设计一种光电智能导盲器帮助盲人能够在不借助他人或当盲犬的情况下，盲人经过简单的训练可以利用触觉感知脉冲信号并根据的频率变化来判断有无障碍物及离障碍物的距离和大致方位，达到导盲作用。
2 研究方案利用红外测距原理障碍物进行多点测量并将障碍物信息通过电脉冲信号传递给手指，使使用者通过触觉大概感知到障碍物及其方位。
当打开声音开关时会有声音提示障碍物方位。
（如图1）由于探测距离和高度的影响，本系统测量范围可设定在六米以内。
近距工作模式工作距离设定为两米工作高度为两米，这样可以保证使用者在复杂的工作环境中能不晃动仪器就能感知障碍物的存在。
光学部分采用850nm红外LED光源，出射角为20度，功率1W 出射距离可达20米，满足测量距离的覆盖要求。
接受器件选用850nm红外接受管，经过光学系统使其接收角度控制在1度。
电子部分可控制光源发出一个脉冲的同时开始计时，当接受器接收到这个脉冲时计时结束，单片机根据时间得出距离，测距方程： D=CT/2（D 为被测距离，C 为光速，T 为光脉冲信号来回于测距仪和待测目标反射脉冲的时间）。
采集系统会对每个接受器所对应角度进行扫描，然后把数据传递给单片机进行分析，从而对计算出障碍物的距离和方位，最后通过脉冲发生器和扬声器把信息传递给使用者。
3 技术路线及可行性分析3.1 光学部分利用多枚850nm大功率LED作为光源。
超声波导盲仪设计报告
超声波导盲仪设计报告卢凯（20071001072）沈婷婷（20061001103）李琳（20061001050）一、设计初衷人生活过程中95%的信息是通过视觉获得的。
盲人生活在黑暗的世界中，给工作、生活、社交活动带来了莫大的困难。
如何安全行走, 是盲人生活中最大的问题。
传统的手杖使用起来有诸多不便，导盲犬的训练周期过长且价格较贵，不利于普及。
我们试图利用超声波测距实现导盲的功能，制作出使用方便、价格低廉的导盲仪。
二、功能当超声波发射装置发出的超声波被前方障碍物反射并被接收装置接收时，语音电路根据障碍物距离发出不同频率的报警声音，以提醒使用者。
此时使用者可按下设置的按键，报警响声中断，同时读出障碍物距离。
报警声响起时，电路板上的LED灯会亮起，以提醒路人让路。
我们还加入了菜单选择功能，用两个按键来实现此功能，按第一个键实现选择不同的报警范围（2.5米，2.0米,1.5米,1.0米）测距频率（200um,400um），音乐类型和使用版本的第一级选择，第二个按键实现具体的二级选择。
三、设计原理该装置以 ATmega16单片机作为控制器，利用超声波回声测距的原理测距，用声音报警。
系统的硬件结构如图所示。
该系统基本主要由单片机控制系统、超声波发射电路、接收放大电路、按键控制和声音报警电路。
Atmega16用来控制、协调各部件的工作。
工作时先由单片机控制的振荡源产生信号以驱动超声波传感器，使它发射脉冲。
当第一个超声波脉冲发射后，计数器开始计数，在检测到第一个回波脉冲的瞬间，计数器停止计数，计算出从发射到接收的时间差Δｔ，最终利用Atmega16计算出距障碍物的距离。
所需元器件：Atmega16一片，超声波探头TCT40一对，CD4049一片（1元），NE5532一片（一元），LM311—8一片（一元），BMP5008语音电路一块（35元）,0.5W扬声器一个（3元），四节电池盒一个（三元），四个10K，三个1M，一个5.1K的电阻（每个5分），三个224P，一个104P，一个30P，一个1000P的电容（每个5分）能自动变颜色的LED灯一个（8毛）。
导盲仪课程设计
导盲仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解导盲仪的原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学生能够了解导盲仪在现实生活中的应用，及其对视障人士的帮助。
3. 学生能够掌握导盲仪的操作方法和使用技巧。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，正确组装和调试导盲仪。
2. 学生能够运用导盲仪进行简单的障碍物探测和路径导航。
3. 学生能够通过小组合作，解决导盲仪在实际使用中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到科技对弱势群体的关爱和帮助，培养关爱他人的情感。
2. 学生能够积极参与课程学习，养成主动探索和实践的良好习惯。
3. 学生能够体会到团队协作的重要性，增强合作意识。
课程性质：本课程属于科技与实践相结合的课程，旨在培养学生的动手能力、创新意识和关爱他人的情感。
学生特点：六年级学生对新鲜事物充满好奇，具备一定的动手能力和合作意识，但可能对抽象理论知识掌握不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导他们主动探索、合作学习，实现课程目标。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 导盲仪原理及功能- 理解导盲仪的工作原理，包括超声波、红外线等传感技术。
- 学习导盲仪的主要组成部分及其作用，如传感器、处理器、发声器等。
2. 导盲仪的应用与操作- 探讨导盲仪在生活中的应用场景，如帮助视障人士行走、识别障碍物等。
- 学习导盲仪的操作方法，包括开关、音量调节、模式切换等。
3. 导盲仪组装与调试- 按照教材指导，学习如何组装导盲仪，并了解各个部件的正确连接方式。
- 学习调试导盲仪的方法，确保其正常工作。
4. 实践活动- 设计简单的障碍物探测和路径导航实验，让学生亲身体验导盲仪的使用效果。
- 小组合作，探讨如何解决导盲仪在实际使用中可能遇到的问题。
5. 情感态度培养- 结合导盲仪的实际应用，让学生了解科技对弱势群体的关爱。
- 通过团队合作，培养学生关爱他人、助人为乐的品质。
导盲机器人设计
导盲设计本文档涉及附件：1.设计图纸2.功能需求列表3.原型模型照片4.用户反馈调查结果本文所涉及的法律名词及注释：1.ADA（美国残疾人福利法案）：《美国残疾人权利法案》（Americans with Disabilities Act）是美国的一项法律，于1990年生效，旨在保护残疾人的权益，包括在就业、公共服务、公共住房和其他领域的平等机会和减少歧视。
2.GDPR（通用数据保护条例）：为欧盟（EU）和欧洲经济区（EEA）内居民的个人数据隐私和信息安全提供了增强的保护。
该条例于2018年5月25日起生效，适用于涉及欧盟公民和居民的所有组织和企业。
3.版权法：指用于保护独立的表达形式，包括文字、音乐、绘画、照片、电影、软件等的知识产权法规。
正文：1.引言本文档旨在详细介绍一种导盲的设计方案，该具备辅助盲人行动、识别环境障碍物和提供路线导航等功能，以提高盲人的独立性和生活质量。
2.背景盲人在日常生活中面临许多困难和挑战，如无法准确辨别周围环境、难以感知障碍物和导航等问题。
导盲作为一种创新技术，可为盲人提供实时的定位和导航支持，帮助他们更好地适应社会和参与各类活动。
3.需求分析3.1 用户需求①盲人使用导盲能够准确和及时地获取周围环境信息，如避免碰撞障碍物和足够的安全空间。
②导盲能够提供交通导航功能，在陌生环境下指导盲人准确到达目的地。
③导盲具备语音交互功能，使盲人可以通过语音指令控制其行为。
3.2 功能需求①障碍物检测功能：能够通过传感器检测周围障碍物，并及时发出警报。
②环境感知功能：能够感知环境中的声音、光线等信息并对盲人进行提示。
③路线规划和导航功能：能够通过导航算法规划最优路径，并指导盲人按照路线行进。
④语音交互功能：能够通过语音识别与盲人进行交互，并根据指令执行相应操作。
4.技术设计4.1 结构设计①机械结构：采用轮式底盘结构，配备超声波传感器和摄像头等感知设备。
②语音交互：配备语音识别和合成的硬件模块，以实现与盲人的语音交互功能。
多功能电子导盲装置的设计
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人 和弱视 群体 所 占比例 因为各 种原 因不 断增 大 。 当盲 人 遇到有 障 碍物 、 路 面不平 、 陌 生环 境等 问
根 据 国家残 联统 计 ， 目前 我 国失 明人 口约 １ ７ ０ ０
万， 老年 弱 视人 口约 ２ ３ ０ ０万 。 随 着 我 国 老 龄 化 进
导盲仗设计过程
导盲仗设计过程
设计导盲仗时，我们通常需要关注以下主要因素：
1.功能选择：首先，我们需要明确导盲仗的主要功能。
导盲仗的主要功能是帮助盲人或视力受损的人识别环境，提供导航信息，以及提供其他辅助功能。
2.硬件选择：导盲仗的硬件通常包括传感器、处理器、电池和输出设备。
传感器可以检测环境信息，如障碍物、光线、温度等；处理器用于处理传感器数据，并将信息转化为有意义的形式；电池为系统提供电力；输出设备将信息传达给用户，如声音、震动或语音。
3.软件设计：导盲仗的软件部分主要负责接收传感器数据，处理这些数据，然后将结果传递给用户。
软件的设计应确保能有效地处理大量的环境信息，提供准确的导航指导，并且能够实时更新数据。
4.用户界面设计：导盲仗的用户界面应该直观易懂，让用户能快速理解和响应。
界面应简洁明了，易于操作。
5.测试和反馈：在导盲仗设计完成后，我们需要进行一系列的测试，以确保其性能和安全性。
同时，我们也需要收集用户反馈，以便对产品进行改进。
6.成本和生产：最后，考虑到成本和生产因素，我们需要确保导盲仗的设计是可行的，且成本效益高。
这可能涉及到选择合适的材料、降低生产成本、优化设计等。
在设计过程中，每个步骤都需要经过深思熟虑和细致的考虑，以确保最终产品的性能和用户体验达到最佳状态。
基于树莓派的导盲器设计
基于树莓派的导盲器设计作者：任泽影高熙吕毅飞柴文章陈晓范来源：《电脑知识与技术》2020年第31期摘要：该系统是基于单片机的超声波测距系统，它根据超声波在空气中传播的反射原理，以超声波传感器为检测部件，应用超声波在空氣中传播的时间差来测量距离。
另有语音播报功能等。
主要由测距系统和语音播报系统，识别系统，报警系统，自动化控制，五个主要模块构成。
语音系统发出警示音，提醒使用者前方障碍物需躲避等等。
使盲人在看不见的情况下，能够识别前方的障碍物正常的行走，从而起到保护盲人安全的作用。
关键词：智能避障;超声波测距;数据处理中图分类号：TP3 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2020）31-0246-021绪论1.1导盲器来源残疾人是社会中主要的弱势群体，他们要面对更多的困难和压力。
近些年来，社会和政府越来越关注弱势群体，给予盲人的关怀也越来越多。
1.2 导盲器目的和意义盲人导盲预警系统的运用可极大地减轻盲人的行走不便与安全隐患，降低且避免因盲人不辨障碍而导致的事故的发生，同时对提高人体智能化设计起到重要的意义。
平衡车的设计，实现平衡车的无人运行;扫地机的设计，路线的优化，促进了智能家居向普通家庭的步入，提升了普通百姓的生活质量。
2 智能导盲设计为了方便实现导盲功能，本团队将导盲系统和小车组装，以实现小车的无人行走来设计导盲功能。
后续还会组装在人的身体和衣服等。
2.1系统软件设计思路树莓派用的python，所以我们也使用python。
使用超声波测距传感器，单片机在接收到传感器的信息后，将传感器的信号转换为距离信息，通过语音播报提示，小车接收信息后，实现避障功能（盲人听到语音播报以后，以实现拐弯动作）。
2.2 算法分析要想从A点传递到B点，主要就是搞定单片机的运算功能。
本团队特别模拟了两个单位（目前只做平面处理，上下楼梯与消耗的电能成正比，usb摄像头对图像的识别能力不够，不能明显识别楼梯的步数，所以目前不考虑）。
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Design of ultrasonic wave guide deviceAbstract: This article recommends a device of ultrasonic wave guide which is designed to adopt AT89C51 single-chip microprocessor computer as controller and apply the principle of ultrasonic distance measuring. The device can detect the distance between the blind and an obstruction in the road ahead and convert the message to a sound reminder .According to frequency variation of the reminding sound, it will enable the blind to judge whether there is an obstruction and the distance from the obstruction then accomplish the purpose of guiding the blind.Key words: Ultrasonic wave ；Single-chip microprocessor ；Guiding the blind摘要：采用AT89C51单片机作为控制器，利用超声测距的原理，设计了一种超声波导盲装置。
该装置可以对盲人前面道路上的障碍物进行距离探测并把障碍物距离信息转换成声音提示，盲人可以根据提示声音的频率变化的来判断有无障碍物及离障碍物的距离，达到导盲作用。
关键词：超声波；单片机；导盲1 引言盲人在独自行走时主要依靠导盲装置。
最简单常用的装置是普通的手杖，用它在地面上敲击，可帮助盲人发现0.5米以内的障碍物。
它的主要缺点是不能发现较远一点的障碍物以及空中突出的障碍物。
例如，在相当于头部、胸的位置悬挂或突出的物体。
另外，盲人还可以利用导盲犬带路，但是不易训练且成本较高。
为了更好的帮助盲人行走, 许多国家都研究和生产了各种电子导盲装置，但大多成本较高，如各类导盲机器人及其它电子装置。
本文提出了一种用单片机开发的超声波导盲装置的设计方案，它具有低成本、实用和精确的特点。
2 导盲装置的功能设计及系统组成导盲装置主要由超声波探头、单片机以及测控及处理电路、按键、蜂鸣器等组成，可以放在包中，或安装在帽子上、手杖中。
导盲装置有三个按钮，分别是电源开关、远距、近距控制按钮，还有一个音量调节旋纽。
该装置使用电池，电源开关可控制系统通、断电，不用的时候关掉电源，节省电能。
使用时，超声波探头方向指向探测方向，当前方有障碍物时，在一定距离内喇叭会发出报警声并随着向障碍物的接近频率逐渐升高，起到提示作用。
远距、近距、控制按钮可用来控制报警的距离，通电时初始报警距离为2米，按远距控制按钮可将初始报警距离设为5米，按近距控制按钮可将初始报警距离设为1米，报警声音音量可用音量调节旋纽调节，有耳机插孔，可以接耳机。
该装置是以AT89C51单片机作为控制器，利用超声波回声测距的原理测距，用蜂鸣器进行声音报警。
系统的硬件结构框图如图1所示。
该系统主要由单片机控制系统、超声波发射电路、接收放大电路、按键控制和声音报警电路。
AT89C51单片机是整个系统的核心部件，用来控制、协调各部件的工作。
工作时先由单片机控制的振荡源产生40K Hz频率的信号以驱动超声波传感器，使它发射脉冲。
当第一个超声波脉冲发射后，计数器开始计数，在检测到第一个回波脉冲的瞬间，计数器停止计数，计算出从发射到接收的时间差Δｔ，最终利用单片机计算出距障碍物的距离，并根据远距、近距控制按钮设定的测距值进行报警指示。
3. 超声波测距原理超声波测距采用的方法是时间差测距法，在超声波发生器发射出超声波的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时，测出发射和接收到回波的时间差Δｔ。
由下式可以求出超声波发射地与目标之间的距离ＳＳ＝ｖΔｔ／２（1）式中ｖ为超声波的传播速度，超声波常温下在空气中的传播速度是340米／秒，传播速度与空气的温度、湿度等因素的有关，这里由于测量距离不长，测量精度要求不高，不考虑其他影响，只要测得超声波发射和接收回波的时间差Δｔ，按（1）式计算即可。
4 控制系统硬件电路设计4.1 超声波的发射电路超声波的发射电路主要由高频三极管及超声波发生器组成，如图2所示,超声波收发传感器采用压电陶瓷传感器UCM40，由于频率为40kHz左右的超声波在空气中传播的效率最佳，因此通过执行程序由单片机P1.0产生40KHz的振荡信号,经过高频三极管放大, 驱动超声波发生传感器UCM40T发出40KHz的超声波脉冲。
4.2 超声波的接收电路超声波的接收传感器采用与发射传感器配对的UCM40R，将由发射传感器发出的经反射后的超声波脉冲转变为微弱的交流信号，经过运算放大器LM358的两级放大后，送至音频译码集成模块LM567的3脚。
LM567是带锁相环的音频译码器，具有选频功能，LM567内部的压控振荡器的中心频率f=1/1.1RC，当LM567输入信号大于25mV时，输出端8脚由高电平跳变为低电平，将其作为单片机的中断请求信号，送至单片机INT0端，以启动中断服务子程序。
接收电路如图3所示。
图3超声波接收电路4.3按键及蜂鸣器驱动电路开关控制电源的通断,远距、近距控制按钮一端接高电平，另一端分别接单片机P1.2、P1.3，并同时经与门接入单片机INT1端，当其中任意按键按下时会产生一个中断请求信号送入INT1，同时，从P1口读数判断按键的状态并调用相应的子程序进行处理。
远距、近距控制按钮同时只有一个有效，由软件控制，都按下时为近距控制按钮有效。
蜂鸣器由三极管驱动，接P1.4，由报警程序控制，对应不同的按键及距离，发出不同频率的声音。
5 系统的软件设计本系统软件采用模块化设计，超声波测距导盲器的超声波测距、按键控制、报警提示都由AT89C51单片机控制，主程序流程图如图4所示。
上电后主程序无限循环，初始化后系统设置一系列初始值，包括超声波发射间隔数、定时器定时初值、报警门限值等，然后读取按键的状态，再根据按键状态对初始设定值进行修改，初始值报警距离设定为2米，即2米内有障碍物时即驱动蜂鸣器发出声音，并且随着距离的接近，不断调整参数，使得声音的频率不断提高。
远距、近距控制按钮分别对应不同的超声波发射间隔和报警门限、频率等；程序控制发送0.2毫秒宽度的超声波，同时启动定时器Ｔ0计时；为避免接收传感器直接接收到发射的超声波，在发射超声波之后插入一段延时，由于设置超声波频率为40KHz , 超声波常温下在空气中的传播速度是340米／秒,计算可知延时6个脉冲就可以了。
延时后启动接收回波程序，等待接收回波，超时(即在设定距离内无障碍物)即返回前面，若有回波则停止计时，读取时间差,利用公式(1)计算出距离，然后执行报警程序，根据计算距离结果及设定值比较选择不同参数，驱动蜂鸣器发出不同频率的声音，距离越近频率越高。
最后返回重新开始。
6 误差分析对系统进行实验测试，结果发现在５米范围内，最大误差在5cm以内，且距离越近，误差越小，完全满足导盲的需要。
分析误差主要有几个原因：一是空气温度变化等引起的声速变化造成的误差，由于超声波在空气中的传播速度为V=331.5+0.607t，t为现场环境温度，温度在-30℃--40℃范围变化时，传播速度V的变化范围为313米／秒--356米／秒，对利用公式(1)计算出的距离值有一定影响，采用声速预置和传播介质温度测量结合的方法对声速进行修正，可有效地降低温度变化产生的误差。
二是发射与脉冲计数由于响应快慢差异开启不同步引起的误差，对此在调试中通过脉冲计数值补偿进行修正。
三是超声波在传播过程由于受衍射、散射和吸收等影响衰减导致的误差，近距离误差不明显，距离越远产生的误差越大，可适当增大超声波的发射功率等来改善。
四是发射和接受前置电路延迟的时间误差等，而发射前置电路和接收前置电路中采用集成芯片都有时间延迟，而计数器则一直是在工作，直到回波经过LM567处理后变成负跳变电信号产生外部INTO中断，在整个计数过程中，多了延迟时间中的计数次数，导致测距数据的误差。
对此采取时间增益控制，来减少误差，由于本装置对于厘米级的精度已经足够，电路延迟都是纳秒数量级，记数频率是40KHz，所以减少一个记数单位完全可以矫正。
针对误差原因在程序设计及系统调试中做了相应处理后，收到一定的效果，精度得到一定的提高。
7 结束语由于考虑到体积、成本等因素，本装置在性能上、功能上还存在不足，有待于进一步提高：(1)增加几路不同方向的超声波探测或红外探测器以及温度补偿电路等,可以提高装置的灵敏度和精度,同时提高可靠性。
(2)可在装置中增加一个语音芯片，将蜂鸣报警改为语音说明指示，根据探测结果直接报出距离、方位,更便于使用。
(3)由于受发射功率及回波检测灵敏度的限制,探测范围较小,可增加发射功率调节等电路，以便增大探测范围，可用于夜间探路、井下探索等。
本文创新点：(1)从测试结果分析可知，本装置采用较低成本的器件设计制作，且误差较小，完全满足盲人行走的指引作用，具有较高的性价比。
(2)本装置结构简单、体积小、性能稳定，操作容易、使用方便，可以安装在不同的载体上，制作成不同的用具，如手杖、导盲眼镜、导盲背心等，盲人很容易学会使用，具有一定推广应用价值。