[發明專利]一種輔助視障人員行走的伴隨機器人系統

無效

• 申請號: 201210063267.6
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN102614068A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 吳涓;孫洪濤;宋光明;喬貴方;張軍;宋愛國
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: A61H3/06
• 分類號: A61H3/06
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，尤其是一種輔助視障人員行走的伴隨機器人系統。

背景技術

人類70%的信息都是通過視覺來獲取的，所以視障人員在獨立行走時需要其他裝置協助避障。傳統的方法是利用導盲杖或是電子導盲器。電子導盲器一般是采用超聲波、紅外線探頭等回波測距的原理來設計的，也有利用圖像傳感器來進行對障礙物測距的。

導盲杖是用它在地面上敲擊，可幫助視障人員發現0.5米以內的障礙物。它的主要缺點是不能發現較遠一點的障礙物及需要視障人員不斷用導盲杖敲擊地面。超聲波導盲器和紅外線導盲器都是利用回波測距方法探測距離的儀器。該種方法可以較準確的探測前方障礙物離人的距離，但是因為探頭只能對某個方向的障礙物進行測距，如果要全部前方空間的探測則需要安裝多路探頭，使得設備結構復雜，不便于控制。電子導盲器通常是采用語音提示或是警告音，因此嘈雜環境對其干擾較大，尤其是對有聽力障礙的視障人員影響更為強烈。某些電子導盲器是穿戴式的，需要穿戴在人的腰部、腿部甚至是頭部。視障人員穿戴這些導盲避障裝置不便于自由活動。

發明內容

針對現有技術的不足與缺陷，本發明提供一種輔助視障人員行走的伴隨機器人系統。本發明基于振動觸覺反饋的原理，采用穿戴振動觸覺腰帶的方式，在行走過程中解放了視障人員的雙手，可以遠距離、多方位的檢測視障人員周圍的障礙，采用振動反饋提示視障人員障礙所在方位，避免了嘈雜環境產生的干擾并解決了穿戴不便的問題，能夠較好的輔助視障人員獨立行走。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種輔助視障人員行走的伴隨機器人系統,其特征至于：包括設置在視障人員腰部的振動觸覺腰帶和設置在視障人員前后左右四個正方位上的四個履帶式機器人，四個履帶式機器人與振動觸覺腰帶通過自組網構成無線傳感器網絡，四個履帶式機器人的結構相同、頭部均朝向正前方，每個履帶式機器人包括車體和控制模塊，車體采用雙履帶式結構，設有底座、旋轉云臺及固定架，底座為履帶式機器人的上表面，旋轉云臺固定在底座的前端，固定架固定在底座的后端；控制模塊包括超聲波測距傳感器、激光測距傳感器、含有電子調速器及驅動控制電路的運動控制模塊、無線通信模塊、含有帶擴展存儲器的ARM處理器的中央處理模塊及電源，超聲波測距傳感器安裝在固定架的后表面上，其測距傳感方向為履帶式機器人正后方，激光測距傳感器安裝在旋轉云臺上，其測距傳感方向為履帶式機器人正前方，運動控制模塊、無線通信模塊、中央處理模塊及電源設置在車體內，超聲波測距傳感器及激光測距傳感器的輸出均連接中央處理模塊，中央處理模塊的輸出連接運動控制模塊中的電子調速器，電子調速器輸出連接驅動控制電路，驅動控制電路的輸出連接履帶式機器人的傳動機構，中央處理模塊的輸出還雙向連接無線通信模塊，電源分別連接超聲波測距傳感器、激光測距傳感器、運動控制模塊、無線通信模塊和中央處理模塊；振動觸覺腰帶包括腰帶本體以及置于其內的振動陣列、電源模塊和無線通信及處理模塊，振動陣列包括八個紐扣振動電機，等間距分布在腰帶本體內，無線通信及處理模塊采用ZigBee模塊，充當自組網無線傳感器網絡的網關，電源模塊連接振動陣列和無線通信及處理模塊。

本發明具有以下優點及有益效果：1、采用振動觸覺腰帶，釋放視障人員雙手并且便于穿戴；2、采用振動觸覺反饋，避免了嘈雜環境對視障人員語音提示的影響；3、伴隨機器人分布在視障人員四周，可以實現遠距離、多方位檢測視障人員周圍的障礙。

附圖說明

圖1是伴隨機器人系統組成示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是伴隨機器人的立體圖；

圖4是伴隨機器人的控制系統構成框圖；

圖5是振動觸覺腰帶立體示意圖；

圖6是振動觸覺腰帶硬件結構框圖；

圖7是伴隨機器人的程序流程圖；

圖8是振動觸覺腰帶程序流程圖；

圖9是視障人員行走避障的一個實施例示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明作進一步詳細說明。