智能类导盲犬导盲杖

• 2010年5月20日，约有130名视觉障碍者试用 了这种导盲杖。参与开发的相关人员确认了 他们在设有障碍物的20米路段上的步行效果。 来自大分县的60岁针灸师羽田野敏子笑着说： “我曾经撞到过卡车车厢上突出来的木材， 这种导盲杖能够感应到脸部高度，非常方便。 • 国内外的导盲杖事业的发展已经基本相对完 备，但是其唯一的缺点就是不能像导盲犬那 样领着使用者前进。若不突破此限制将会大 大的限制导盲杖的发展。因此，我们会基于 此方面创作一种新型的导盲杖，完善以前导 盲杖上的技术缺陷。
性 能 曲 线
时间
资源分析
1. 系统内部资源：
①现有资源：木棍仗体，减小手部与 仗体摩擦的泡沫，贴于仗体的荧光 纸，用于下载程序的单片机，构成 小车的车轮和底盘； ②派生资源：由荧光纸发出的光，小 车夜间发出的光，由人和仗体、小 车构成的力场，由单片机中的程序 控制的音乐和小灯；
2. 系统可引用资源： 重力场，光照。
• 方案评价： • 上述两个方案比较起来方案1中的避障管的 测量范围相比于超声波模块较小，而且方案 1中的外接喇叭可能会在吵杂的环境中使使 用者不能听清提示指令，因此方案2中的耳 机相比较好，还有方案1中的案件受外界影 响较大，而红外开关的抗干扰能力较强，而 且相比于方案1中的GPS模块方案2中的导航 仪更加人性化，不仅可以在使用的时候导航 而且在不使用的时候可以当mp3听歌用，做 到了劳逸结合，此外方案2中的轻木棒杖体 相比于方案1中的合金材料不仅重量轻而且 造价低。所以综上所述方案2更好一些，我 们选择方案2.
• 拐杖体采用刚性材料制成内腔为空体式， 内腔中安装有控制电路板、电源及超声 波发射与接受器件，按电学原理电连通， 实现整体控制功能；在拐杖体下端的橡 胶体上部与拐杖把拐向相对应方向制有 上、下排列的超声波接受器与发射器； • 本实用新型结构新颖，原理简单可靠， 测控范围大，精度好，具有良好的推广 实用前景，使用该套设备可以降低不必 要引起的交通安全事故，比一般导盲用 具的功能有所增加。
最终方案
在小车前方用超声波传感器来探测 前方是否有障碍，若未发现前方有障碍 物则直走，如果发现了前方有障碍物， 则通过语音模块来控制外接耳机提醒使 用者，然后使用者可以通过手柄上的红 外控制开关来控制导盲杖底端的小车进 行左右转弯，在导盲杖上安装导航仪， 来使使用者了解路况以及应行进的方向， 导盲杖的杖体应用轻木棒。
• 此外，日本的一些研究人员在2010年5月20 日在日本秋田市举行的全国盲人福祉大会上 将其自行研发的的电子导盲杖公开。据秋田 县立大学介绍，这是首款能够感应到使用者 脸部高度处障碍物的导盲杖，使盲人的出行 的安全系数得到了极大的提高，使他们出行 更加安全。 • 盲人使用传统导盲杖时，通过感触脚边的障 碍物及盲道进行判断，可以避开脚边障碍， 但经常会撞上脸部高度处的招牌等物体。这 种新型导盲杖装有2个超声波感应器，能够 感应到前方2米脸部高度处的障碍物，并通 过震动手柄通知使用者。该导盲杖重量也控 制在300克左右，与传动导盲杖基本相当。
作品的科学性、先进性和实用性
1. 可以像导盲犬一样牵引着人 向前 2. 可以探测到人脸高度的障碍 物 3. 在黑夜中可以发出光亮及反 光，使使用者更安全 4. 易于使用，价格低廉
使用说明及该作品的技术特点和优势
•使用说明： •导盲杖的手把处有总开关按钮， 按动按钮即可开启导盲杖，而且在 主开关的两边各有一个传感开关可 控制导盲杖的左右拐，此外导盲杖 还有语音提示模块，可以提示使用 者前方障碍物的情况，以使使用者 躲避，而且导盲杖配备了导航仪功 能，可以成为使用者的向导。
服务特色和适用范围
• 服务特色： • 代为消费者安装、调试产品；服务 的内容多样化根据消费者要求，进 行有关使用等方面的技术指导；保 证维修零配件的供应；负责维修服 务；对产品实行“三包”，即包修、 包换、包退；处理消费者来信来访， 解答消费者的咨询。 • 适应范围： • 视障人士
市场分析和经济效益预测
5
36.23
3. 物-场分析：
力场 F1 力场
F1
S1 ……… S2
人的推力
S1
人的推力
S2
S3
仗体的压力
仗体的压力
解决方案
•方案1：在小车前方用避障管来探测前方是 否有障碍，若未发现前方有障碍物则直走， 如果发现了前方有障碍物，则通过语音模块 来控制外接喇叭提醒使用者，然后使用者可 以通过手柄上的按键来控制导盲杖底端的小 车进行左右转弯，在导盲杖上安装GPS模块， 来使使用者了解路况以及应行进的方向，导 盲杖的杖体应用合金材料完成。 •方案2：在小车前方用超声波传感器来探测 前方是否有障碍，若未发现前方有障碍物则 直走，如果发现了前方有障碍物，则通过语 音模块来控制外接耳机提醒使用者，然后使 用者可以通过手柄上的红外控制开关来控制 导盲杖底端的小车进行左右转弯，在导盲杖 上安装导航仪，来使使用者了解路况以及应 行进的方向，导盲杖的杖体应用轻木棒
具体数据如下表。
改善参数/ 恶化参数
移动 物体 的质 量
15.8. 29.34
静止 物体 的体 积
力
强度
亮度
可靠性 测量 精度
可修 复性
1
13.14 17.19 1.15 8 9.36 8.35
19 16 32
15.9 14.4
28 1.28 26 10 5.16 25
2
3 4
29.17 38.34
最终理想解
是拐杖能自己领 着使用者前进
运用TRIZ工具
1. 技术矛盾: 导盲杖底部小车体积小才可以 方面折叠，若体积小又使得仗体不 方便插入，两者之间相互影响，相 互制约，构成技术矛盾；
2. 物理矛盾：
车盘底座既要软又要硬，软是方便 行走，硬则为了长时间行走克服摩 擦带来的损失。就软硬程度来说构 成了物理矛盾；
当前国内外同类课题研究水平概述
• 近几年，世界上视觉障碍者数量众多， 他们只能用60％的感觉来获取信息。为 此，国内国外对电子智能导盲杖的研究 越来越深入，中国的一些研究人员将传 感器加入到了导盲杖之中，使其可以在 探测到障碍物的时候，通过某种现象来 通知使用者，而不像以前的导盲杖那样 完全靠使用者自己的感觉。 • 其中有一种由超声波收发器、拐杖体、 控制电路、拐杖把和橡胶体等部件组合 而成，柱形内空式拐杖体顶端横拐处制 有拐杖把，底端固连制有软体式橡胶体， 在拐杖体和拐杖把对接处制有便于握杖 手按动的电源开关；
29.30 34 5.34. 31.35 3.19 35.5
23.6 3.34 18.37 40.29
9.14 17.15 19 2 27.3. 26
19.32 17.10 26 14.16
2.35 24 28.35 2.35 6.18 3.25
26 28
15 13.32
1
28 11.29 6.32 28.27
智能类导盲犬导盲杖
一．申报作品情况
作品设计、发明的目的和基本思路，创新 点，技术关键和主要技术指标 作品发明过程中运用到的“TRIZ”理论 作品的科学性、先进性和实用性
使用说明及技术特点、优势和适用范围 市场分析和经济效益预测
二．申报作品TRIZ理论应用情况
项目概述 问题描述 TRIZ解题流程
• 拐杖体采用刚性材料制成内腔为空体式， 内腔中安装有控制电路板、电源及超声 波发射与接受器件，按电学原理电连通， 实现整体控制功能； • 在拐杖体下端的橡胶体上部与拐杖把拐 向相对应方向制有上、下排列的超声波 接受器与发射器； • 本实用新型结构新颖，原理简单可靠， 测控范围大，精度好，具有良好的推广 实用前景。
• 近几年，世界上视觉障碍者数量众多， 他们只能用60％的感觉来获取信息。为 此，国内国外对电子智能导盲杖的研究 越来越深入，中国的一些研究人员将传 感器加入到了导盲杖之中，使其可以在 探测到障碍物的时候，通过某种现象来 通知使用者，而不像以前的导盲杖那样 完全靠使用者自己的感觉。 • 其中有一种由超声波收发器、拐杖体、 控制电路、拐杖把和橡胶体等部件组合 而成，柱形内空式拐杖体顶端横拐处制 有拐杖把，底端固连制有软体式橡胶体， 在拐杖体和拐杖把对接处制有便于握杖 手按动的电源开关；
问题描述
问题一：日常生活中，盲人拿着拐杖 只会专心的走路缺乏乐趣，而且乏味， 并且拄拐杖时间长会使原本不方便的身 体倍感疲惫； • 问题二：盲人行走只会在盲道上畅通 无阻，若是在没设置盲道的不发达地区， 他们便有了前进的阻碍； • 问题三：盲人在夜间行走时，由于夜 晚光线昏暗，可能会发生碰撞，白天由 于疏忽也可能造成不便。
• 此外，日本的一些研究人员在2010年5月 20日在日本秋田市举行的全国盲人福祉 大会上将其自行研发的的电子导盲杖公 开。据秋田县立大学介绍，这是首款能 够感应到使用者脸部高度处障碍物的导 盲杖。 • 盲人使用传统导盲杖时，通过感触脚边 的障碍物及盲道进行判断，可以避开脚 边障碍，但经常会撞上脸部高度处的招 牌等物体。这种新型导盲杖装有2个超声 波感应器，能够感应到前方2米脸部高度 处的障碍物，并通过震动手柄通知使用 者。
•
Байду номын сангаас
• 方案一：把手处运用软泡沫，运用局部 改善法减小了与手部的摩擦；在导盲杖 底部安装智能导航仪，可以下载自己喜 爱的音乐供行走的时候享受，运用了分 时复用法和局部质量改善法减少了一味 行走的乏味。 • 方案二：导盲杖底部安装智能导航仪， 运用嵌套原理将仗体安装在车体内部， 实现了在任何道路上智能导航拐杖的效 果。 • 方案三：仗体包装了反光纸，车体夜 间时会发光。运用预置防范法和色彩法 消除了盲人行走时的不便。
作品发明过程中运用到的“TRIZ”理论
一、寻求最终理想解 二、技术进化法则： 完备性法则、能量传递法则和提高 理想度法则 三、资源分析法： 系统内部资源——现有资源、派生 资源；系统可引用的资源 四：发明原理法：分割原理法、抽 取原理法和嵌套原理法等
• 五、技术系统中的矛盾： • 三种矛盾的关系（管理矛盾、技术 矛盾和物理矛盾）、物理矛盾的分 离原理 （色彩法、压力法和曲线化 法） • 六、物—场分析： • 物—场模型的构建、物—场分析、 物—场分析的一般解法和物—场分 析的应用
• 该导盲杖重量也控制在300克左右，与传 动导盲杖基本相当。2010年5月20日， 约有130名视觉障碍者试用了这种导盲杖。 参与开发的相关人员确认了他们在设有 障碍物的20米路段上的步行效果。来自 大分县的60岁针灸师羽田野敏子笑着说： “我曾经撞到过卡车车厢上突出来的木 材，这种导盲杖能够感应到脸部高度， 非常方便。
系统分析
1.功能分析：
发光 手
推
木棍
压
控
制
智能小车
前行 放音乐
2. 九屏图：
超系统过去
公园
超系统过去
花园
超系统过去 超系统 超系统将来
树林
导盲仪
导盲车
系统过去
系统
系统将来
树木
导盲杖
导盲轮椅
子系统过去
子系统
子系统将来
树冠 树干 树根
木棍 智能小车 泡沫
普通轮椅 智能导航仪
3. 生命曲线：
导 盲 灵 敏 度
• 技术特点及优势： • 本导盲杖的创新之处主要在于此导 盲杖能像导盲犬一样主动领导着使 用者前行，躲避障碍。而且，这种 导盲杖也不用像以往的导盲杖那样 需要抬着到处碰，只需用手把着即 可，可以节省使用者的体力。而且 再有台阶的时候也会自动报警。此 外，此导盲杖可以探测到人脸高度 的障碍物。比以往的导盲杖扩大了 探测范围，而且导盲杖配备了导航 仪功能，可以成为使用者的向导， 在黑夜中可以发出光亮及反光，使 使用者更安全，更加安全，更加人 性化。
• • • • • 系统分析 资源分析 最终理想解 运用TRIZ工具 最终方案
三．当前国内外同类课题研究水平概述
作品设计、发明的目的和基本思路，创 新点，技术关键和主要技术指标
此导盲杖发明的主要目的是使 广大的视障人士更加方便的使用以 及较低的成本使其更易普及，基本 思路是如何能让导盲杖自己走而不 需要人去推，如何能扩大探测范围。 因此此导盲杖可以像导盲犬一样牵 引着使用者前进，可以探测到人脸 高度的障碍物，而且在夜晚的时候， 其既能发光又能反光，保证了使用 者的人身安全。
项目概述
针对社会中残障的弱势群体，我 们发明制作了类导盲犬导盲杖。在为 人们指引前行的道路的同时，也为社 会主义市场经济带来了鲜明的生机。 通过运用了物理矛盾和分时法、色彩 法、部分改善法、分时复用法等TRIZ 理论的方法，形成了底部安装智能小 车，小车头部只有天黑才会亮，把手 处运用软泡沫，仗体运用反光纸的可 折叠式导盲杖的实施方案，达到了可 把人的推力变为拉力，夜间引起他人 的注意以便大家的行走，智能导航、 快捷方便、休闲娱乐可同时进行的效 果。