[發(fā)明專利]基于射頻識別的多傳感器語音導(dǎo)盲機(jī)器人及路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210283390.9
• 申請日: 2012-08-10
• 公開（公告）號: CN103092201A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳超;靳祖光;唐堅
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01C21/34;G06K7/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)盲裝置，具體涉及一種實(shí)用性高、適用范圍廣、可靠安全的，適合于盲人使用的基于射頻識別多傳感器語音導(dǎo)盲機(jī)器人及路徑規(guī)劃方法。?

背景技術(shù)

視力障礙是一種對人類生活質(zhì)量影響很嚴(yán)重的疾病。全球視力障礙者約有1．4億人。其中4500萬人為盲人，平均每5秒鐘世界便會誕生一個盲人。我國約有視力障礙患者近1300萬人，其中盲人約550萬，每年還以45萬的數(shù)量遞增。對于大部分盲人來說，影響他們生活質(zhì)量的主要原因是不能自由行走，他們不能像正常人一樣靈活的避開環(huán)境中的障礙物。隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，研發(fā)導(dǎo)盲機(jī)器人成為輔助盲人正常生活的最好選擇之一。?

經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，專利CN102048612提出了一種基于機(jī)器視覺的導(dǎo)盲機(jī)器人，通過圖像識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)盲定位和導(dǎo)航，但這種導(dǎo)盲機(jī)器人實(shí)時性差，缺乏人機(jī)交互，履帶式底盤使得導(dǎo)盲機(jī)器人不能靈活的轉(zhuǎn)彎，不具備路徑規(guī)劃功能，不能有效的完成導(dǎo)盲任務(wù)。?

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對傳統(tǒng)導(dǎo)盲設(shè)備中存在的實(shí)時性不強(qiáng)和人機(jī)交互性過弱等不足之處，本發(fā)明將提供一種大范圍導(dǎo)航、多感官交互、具有物體識別功能、實(shí)用可靠安全的，適合于普通盲人使用的基于射頻識別的多傳感器語音導(dǎo)盲機(jī)器人及路徑規(guī)劃方法。本發(fā)明所設(shè)計的智能導(dǎo)盲機(jī)器人同時具備聽覺和觸覺上的人機(jī)交互作用，并增添了語音識別功能，使得機(jī)器人可以識別盲人所說的話并執(zhí)行相應(yīng)的指令。同時，在導(dǎo)盲機(jī)器人上還安裝有射頻識別模塊，可以掌握宏觀范圍內(nèi)的環(huán)境及物體信息，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人室內(nèi)定位、路徑規(guī)劃和物體識別等多種功能。?

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于射頻識別的多傳感器語音導(dǎo)盲機(jī)器人，包括分為三層的車身和導(dǎo)航手柄，車身頂層設(shè)有手桿云臺和射頻識別模塊，車身中部設(shè)有避障傳感器和控制器，車身底層設(shè)有底盤，底盤設(shè)有驅(qū)動輪、萬向輪、電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動器、蓄電池組和電源轉(zhuǎn)換模塊，導(dǎo)航手柄通過伸縮手桿與手桿云臺相連，控制器通過光耦轉(zhuǎn)換電?路分別與射頻識別模塊、避障傳感器和導(dǎo)航手柄進(jìn)行通信，控制器同時輸出驅(qū)動信號至電機(jī)驅(qū)動器，電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動電機(jī)從而帶動驅(qū)動輪，蓄電池組通過電源轉(zhuǎn)換模塊分別給上述各個模塊供電。?

所述避障傳感器包括超聲波傳感器和紅外傳感器。?

所述導(dǎo)航手柄包括盲文鍵盤和微型振動馬達(dá)，微型振動馬達(dá)選用六軸自由度微型振動馬達(dá)。?

所述車身頂層還設(shè)置語音模塊。?

基于射頻識別的多傳感器語音導(dǎo)盲機(jī)器人的路徑規(guī)劃方法包括如下步驟：?

(1)導(dǎo)盲機(jī)器人通過射頻識別模塊獲得室內(nèi)環(huán)境信息，其中，將環(huán)境中的障礙物信息以機(jī)器人半徑和定位誤差之和進(jìn)行膨脹，并將膨脹后的信息以二維數(shù)組的形式儲存；?

(2)導(dǎo)盲機(jī)器人通過射頻識別模塊采集與環(huán)境中射頻標(biāo)簽之間的信號強(qiáng)度值，選出接受到的信號強(qiáng)度值最高的三個標(biāo)簽，并將該信號強(qiáng)度值轉(zhuǎn)換為標(biāo)簽與閱讀器之間的距離值，其轉(zhuǎn)化關(guān)系如下：?

d＝10^{[ABS(RSSI)-A]}/(10*n)；?

其中d為標(biāo)簽與閱讀器之間的距離，A為閱讀器與標(biāo)簽相聚1m時的信號強(qiáng)度值，n為周圍環(huán)境對信號的衰減系數(shù)；?

(3)運(yùn)用三角定位算法確定機(jī)器人當(dāng)前在環(huán)境中的坐標(biāo)，其運(yùn)算關(guān)系如下：?