智能语音导航导盲杖

智能语音导航导盲杖

作品名称：爱路德电子科技有限责任公司商业计划书

团队名称：爱路德（Eyesroad）

来源：第八届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛作品

一、发明产品的原因

导盲杖人性化功能不足关

毫无疑问，实用性、便利性的导盲杖是盲人群体对导盲杖的基本要求。目前市场上的导盲杖外形设计上普遍一致，功能单一，无法解决盲人在现实生活中所遇到的各种不便与困难。科学技术日益发达的今天，导盲杖的功能应该更为贴近生活，例如便利的语音避障导航、简单的人机交互。这些人性化的功能必将会添加到未来的导盲杖设计中，使得盲人的独立生活更为便利。

导盲杖技术落后关

随着生活节奏加快，生活越为多彩，盲人及视力障碍群体对导盲杖的性能及功能要求在不断地提高。目前市场上的导盲犬及导盲杖的使用无法解决生活中出现的各种不便及意外，更已经无法满足他们的需求。此时盲人及视力障碍者的需求无疑是导盲杖的功能要求和性能设计上的考验。

每个盲人及视力障碍患者都希望能拥有一根能在外出时最大程度上解决各种不便的导盲杖。因此，当前导盲杖研发者需要攻克避障方面的障碍物定位精确度和路况类型问题、人机交互方面的响应时间和反馈准确度问题、定位系统中导航系统与实际街道结合问题。

导盲杖市场脱节关

中国的智能导盲杖市场，现在还处于初始阶段，通过查阅网络上相关资料我们发现世界上已经有日本，美国等国家正在研制智能导盲杖，但还未投入市场。中国市场上已经有智能型导盲杖，通过对盲人的问卷调查，我们发现多数盲人更侧重于使用一般的导盲杖，原因是智能的导盲杖存在精准度、价格与性能等因素限制。在调查中我们还发现，由于导盲工具的限制，多数盲人的活动范围特别狭窄，基本限定在自己熟悉的环境内，并且采访中的每个盲人都希望能够“出去走走”扩大自己的活动范围，并明确表示了自己对智能导盲杖的需求。“爱路德”公司研制的带有GPS的导航导盲杖正好迎合了盲人的这一需求。

导盲杖售后维护薄弱关

在调查问卷过程中，通过与盲人朋友的交流，我们发现绝大多数盲人朋友在购买智能导航导盲杖时普遍关心的都是售后服务问题。鉴于此，爱路德公司会本着真诚为顾客服务的原则，对所有类型导盲杖实施购买后一年内免费上门维修的服务。我们用真心打造最出色的售后服务。让客户没有后顾之忧，可以安心、放心、舒心得使用。我们坚持做盲人朋友最需要的导盲杖，做让盲人朋友满意的售后服务。

二、简介：

随着社会的发展，传统的导盲杖已经远远不能满足盲人的雏形需要了我们设计的这个导盲杖可以帮助盲人在无他人帮助的情况下感知周围环境并且能够自己行走，帮助盲人安全出行，有助于盲人回归社会。我们设计的智能导盲杖可以实现前方障碍物自动报警或手柄震动报警功能，语音指示方向功能，语音指

示当前时间功能，夜间警示路人功能，家人可以GPS定位盲人功能。导盲杖使用方便，实用性强，是盲人出行的好助手。

三、作品详细介绍

这是一种智能的导盲杖，使用超声波检测前方是否有障碍物，如果前方1.8米内有障碍物，则盲杖自动语音提示“前方危险，请慢行”；如果前方1.8米内没有障碍物，无提示音。导盲杖上有三个功能按钮，分别为指示当前方向功能、指示当前时间功能、启动手柄震动功能。当指示当前方向按钮按下时，语音播报当前方向，最高精度为1度，且精度可调，范围为360度任意方向。当指示当前时间按钮按下时，语音播报当前的时间，精确到分，范围为24小时任意时间。当启动手柄震动按钮后，当前方1.8米内有障碍物时，手柄开始震动，这样在喧闹的环境下，盲人听不到语音报警时，可以感觉到手柄的震动报警，再次按下改键则关闭手柄震动功能。GPS功能，当盲人外出时，就可以开启导盲杖的GPS 功能，这样家人就可以通过互联网确定盲人的位置了，以防盲人迷路走丢。夜间警示路人功能，在夜间时，或者灯光昏暗的环境时，盲杖上的指示灯自动亮，可以警示前方路人注意盲人的位置，注意避让盲人。

（作品如图1）

图1

四、产品系统

1.语音导航导盲杖及性能要求

智能电子产品是属于自动控制的产品，一般由单片机来做控制中心，加上外围多个功能模块。我们的智能语音导航导盲杖使用探测传感器采集当前的环境信息，传给主控制模块---单片机来处理，经过数据处理判断出当前环境信息，然后通过语音或震动形式来提醒使用者；如果选择开启导盲杖的导航功能时，电子导盲杖可以自动做出最优的决策。此类语音导航导盲杖必须具备良好精度的电子传感器，响应快，误差小等优点。由于市场上还没有一个关于电子导盲杖性能标准，依据国家普通盲杖标准的GB/T16930-2009文件，我们推荐语音导航导盲杖的性能指标的最低要求如下：

（1）检测范围：距离0.02~5m，高度0.2~1.5m，扇形角度60度

（2）响应周期：不超过2s

（3）语音工作响度：要求在10~70分贝之间

（4）误差：测距精度误差0.03m，测高误差0.05m，定位误差1.5m~3m，定位角度误差5~10度

（5）工作时间：12~24小时

（6）工作电压：4.5v到12v

这里需要说明的是普通导盲杖和智能电子导盲杖两者的区别。对于普通导盲杖，盲人及视力障碍者是利用盲杖的杖尖敲击地面产生的回音来识别路况的，而电子导盲产品是使用一系列的传感器采集环境信息，然后以盲人及视力障碍者可识别的方式输出。在技术标准方面，国家就普通导盲杖规定了相关的技术标准，重点在于导盲杖的结构及材料设计，可见附录的GB/T16930-2009文件。对于电子导盲杖，我们更侧重于导盲杖的性能。

2.语音导航导盲杖的结构设计

语音导航导盲杖主要由电子设备、盲杖体、控制电路及电源等部件组合而成。其中电子设备包括了避障模块、信息处理器、导航模块、信息提示模块、无线模块。（1）避障模块结构设计

超声波传感器是避障模块中的一部分，是导盲杖的“眼睛”。它性能的优劣会在很大程度上影响该导盲杖功能的发挥。目前世界上各科研机构对导盲杖的研究中有采用超声波、激光或红外装置，但超声波方面的技术相对于其他的来讲是比较成熟的。语音导航导盲杖中的超声波模块采用HC-SR04或者URM37为核心芯片，通过其对外围电路的控制，比如超声波发射器、超声波接收器、比例放大电路等来收集信号，从而充当了盲杖的眼睛。由于该超声波传感器结构简单、体积小、费用低、信息处理简单可靠，易于小型化与集成化，容易实现实时控制，并且在测量精度上能达到一般人使用的要求，因而可以很好的运用在导盲杖研发中。

我们将超声波传感器及控制电路嵌入在杖体的空心中，只在杖体表面上露出发射和接收探头。为了使得导盲杖能够全方面的采集环境信息，我们在导盲杖的杖尖两侧安装两对超声波探头，呈一定角度分开，从而能够感应一定范围内的二维环境，若安排得当能够检测一定高度的物体。

为了能够更好实现避障功能，我们在导盲杖的杖脚前端加入红外光电传感器。因为超声波传感器不能有效地检测到靠近超声波传感器的物体，即存在盲区，而红外光电传感器精确的短距离测距功能弥补了这一点。红外传感器由红外发射管、红外接收管、控制电路组成。两者互为补充，增加了系统的稳定性，增强了避障的功能。另外在盲杖下端，距离地面的几厘米处，安置一个红外传感器，它起到了检测地面的路况的作用。由于红外受光和路面颜色的影响较大，因而我们依据导盲杖的不同定位而选用不同灵敏度的红外光电传感器。

（2）信息处理器