[發明專利]基于GPS、GPRS和RFID的室外導盲機器人及導航定位方法

有效

• 申請號: 201310042396.1
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103126862A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 陳超;劉芳華;楊洋;錢磊
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: A61H3/06
• 分類號: A61H3/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種基于GPS、GPRS和RFID的室外導盲機器人，其特征在于：包括室外導盲機器人本體和遠程服務平臺，室外導盲機器人本體包括車身和導航手柄，車身由下至上依次分為四層：底層設有驅動輪、萬向輪(9)、電機(10)、電機驅動器(11)和電源轉換模塊；第二層設有攝像頭(6)、超聲波傳感器(7)、下位機控制器(8)和主電源(12)；第三層設有導航手柄、語音識別模塊(5)、GPRS模塊(1)和手桿云臺(13)；頂層設有上位機主控制器(2)、GPS模塊(4)和RFID模塊(3)，導航手柄通過伸縮手桿(14)與手桿云臺(13)相連，上位機主控制器(2)通過USB接口與攝像頭(6)相連，上位機主控制器（2）通過USB轉RS232串口分別與RFID模塊(3)、GPS模塊(4)、GPRS模塊(1)、語音識別模塊(5)和下位機控制器(8)進行通信，下位機控制器(8)與導航手柄和超聲波傳感器(7)進行通信，同時下位機控制器(8)輸出驅動信號至電機驅動器(11)，電機驅動器(11)驅動電機(10)從而帶動驅動輪(9)，主電源(12)通過電源轉換模塊分別給上述各個模塊供電，室外導盲機器人本體通過GPRS模塊和遠程服務平臺進行雙向數據通信。

2.根據權利要求1所述的基于GPS、GPRS和RFID的室外導盲機器人，其特征在于：所述上位機主控制器（2）是一臺PC機。

3.根據權利要求1所述的基于GPS、GPRS和RFID的室外導盲機器人，其特征在于：所述下位機控制器(8)是一個單片機微控制器。

4.根據權利要求1所述的基于GPS、GPRS和RFID的室外導盲機器人，其特征在于：所述導航手柄包括盲文鍵盤(15)和緊急按鈕(16)。

5.根據權利要求1所述的基于GPS、GPRS和RFID的室外導盲機器人，其特征在于：所述遠程服務平臺是一臺連接有GPRS模塊并且嵌有Google?Earth軟件的基于VB的遠程監控界面的計算機。

6.一種如權利要求1所述的基于GPS、GPRS和RFID的室外導盲機器人的導航定位方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

(1)采用GPS模塊和Google?Earth軟件采集盲人行走地點的經緯度信息；

(2)將步驟（1）采集的盲人行走地點的經緯度信息制作成導航語音音頻文件，并將導航語音音頻文件與采集的盲人行走地點的經緯度信息進行一一匹配形成完成導航語音數據庫，并將導航語音數據庫導入到上位機主控制器中；

(3)同時可由相關人員或者家人在盲人經常行進的道路上以及以上城市重要標志性建筑物旁及交叉路口設置人工導航路標及RFID標簽，標簽里包含地理位置信息與路徑導航方案；

(4)盲人外出時，盲人發出語音指令通過語音識別模塊將出行信息傳輸到上位機主控器里，上位機主控制器處理語音指令后再通過GPRS模塊將當前出行的起始點與目的地傳遞給遠程服務平臺；

(5)遠程服務平臺接收到導盲機器人上的上位機主控制器發來的信息后，將接收到的出行目的地與起始點信息導入到Google?Earth軟件中規劃出一條行走路徑，規劃完成后遠程服務平臺通過GPRS模塊將相應的行走路徑發送到導盲機器人上，導盲機器人接收行走路徑后可按照行走路徑自主行走；

(6)導盲機器人行走時，由攝像頭不斷獲取路面導航信息以及盲道信息，并實時檢測導盲機器人與盲道之間的位置關系，如果導盲機器人在行走過程中偏離了盲道，則會自動通過語音模塊提示盲人，盲人聽到該語音提示后，則通過導航手柄修正當前的行走狀況；

（7）當導盲機器人沿著盲道行走時，如果盲道上有障礙物阻擋時，安裝在導盲機器人前方的超聲波傳感器檢測到前方有障礙物時，導盲機器人就會采取相應的避障策略進行避障；

(8)導盲機器人行走時，GPS模塊不斷接收衛星定位信息，并與存放在上位機主控制器里的導航語音數據庫中的盲人行走地點的經緯度信息實時地進行對比，如果在兩者的經緯度信息相同或者在一定的匹配閾值范圍內，就會通過語音播報當前的位置信息以及相應的導航方案；當機器人進入到RFID標簽設定的范圍內，安裝在導盲機器人上的RFID模塊讀寫器就會讀出該RFID標簽里的信息，從而觸發語音播報該標簽里的地理位置信息及相應的導航方案；

(9)導盲機器人在行走過程中，可以通過GPRS模塊將GPS模塊接收到的地理位置信息不斷發送到遠程服務平臺，使在遠程服務平臺旁的家人或者第三方人員可以實時的對盲人進行監控并可遠程指導盲人的前行，在遇到意外情況時，盲人通過緊急按鈕或者語音功能來控制GPRS模塊對盲人家人或遠程服務平臺進行呼救，同時將盲人相應的GPS定位信息發送到家人手機或遠程服務平臺上，從而采取相應的措施，最終完成導盲機器人的導航。

7.根據權利要求6所述的基于GPS、GPRS和RFID的室外導盲機器人的導航定位方法，其特征在于當某些地方由于盲道信息丟失時，可以充分利用路邊設置的RFID標簽幫助盲人進行輔助導航，當盲道信息恢復時，通過導盲機器人前方的攝像頭進行檢測識別，指引導盲機器人回到盲道上來繼續行走，當盲人需要過馬路的時候，由安裝在導盲機器人前方的攝像頭識別路口的紅綠燈狀況，從而將識別后相關信息通過語音播報給盲道，指導盲人過馬路。