[發明專利]一種精確反饋障礙物距離和方向的盲人避障導航方法

在審

• 申請號: 201410132632.3
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN103876908A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 孫偉;金炎;張小瑞;唐慧強;孫仲;黃昆;曹燚;張瑾
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: A61H3/06
• 分類號: A61H3/06;G01C21/26
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

1.一種精確反饋障礙物距離和方向的盲人避障導航方法，用于盲人拐杖，其特征在于所述方法包括：

在拐杖上設置可隨拐杖轉動的信號采集裝置，用于輸出采集信號；

在拐杖上設置電機振動裝置以及語音提示裝置，用于向拐杖使用者發送存在障礙物的提示信息與拐杖姿態信息；

在所述信號采集裝置與電機振動裝置以及語音提示裝置間設置數據處理電路，用于接受所述采集信號，將所述采集信號經過數據處理電路中設定的步驟進行處理得到障礙物相對于拐杖的方向以及距離參數，并根據所述參數形成對應的控制信號，再將所述控制信號對應地傳輸至所述電機振動裝置以及語音提示裝置。

2.根據權利要求1所述的精確反饋障礙物距離和方向的盲人避障導航方法，其特征在于所述信號采集模塊采用兩超聲波傳感器，所述兩超聲波傳感器分別設置于拐杖的同一高度位置的兩側。

3.根據權利要求2所述的精確反饋障礙物距離和方向的盲人避障導航方法，其特征在于所述兩個超聲波傳感器通過一個支架與拐杖連接，所述支架鉸接于所述拐杖桿身，并設有若干個用于卡接超聲波傳感器的卡槽。

4.根據權利要求2所述的精確反饋障礙物距離和方向的盲人避障導航方法，其特征在于所述數據處理電路中設定的步驟包括：

1）對拐杖姿態進行校驗，若校驗通過向使用者發送拐杖準備工作的姿態信息，

并轉至步驟2）；若校驗不通過則向使用者發送拐杖姿態異常信息；

2）對障礙物距離進行初步判斷，通過信號采集裝置測取障礙物分別與第一超聲波傳感器以及第二超聲波傳感器間的距離S₁、S₂，并設定一閾值T，若S₁≥T或S₂≥T時，則數據處理電路處于等待狀態；若S₁＜T且S₂＜T時，轉至步驟3），其中S₁、S₂、T的單位設定為米，T不小于10；

3）對障礙物進行精確定位，以S₁、S₂以及兩超聲波傳感器的間距d所對應的線段圍成一三角形，通過三角形中線定理計算所述間距d所對應的線段的中點O距障礙物的間距z，通過余弦定理計算所述中點O與障礙物的連線與所述線段相對于中點設定一側的夾角α，以及根據z、α不同的取值控制電機振動裝置以及語音提示裝置在設定的工作模式下工作，所述每個工作模式分別對應一種控制信號，其中z、d的單位設定為米，α的角度設定為度。

5.根據權利要求4所述的精確反饋障礙物距離和方向的盲人避障導航方法，其特征在于所述步驟1）中對拐杖姿態狀態進行校驗，當數據處理電路檢測到信號采集裝置輸出的采集信號后，若S₁+d＞S₂且S₁+S₂＞d且S₂+d＞S₁且|S₁-S₂|＜d且|S₁-d|＜S₂且|S₂-d|＜S₁，則數據處理電路向電機振動裝置以及語音提示裝置輸出對應的第一控制信號，提示使用者需要調整拐杖的姿態；否則，所述數據處理電路向電機振動裝置以及語音提示裝置輸出對應的第二控制信號，提示使用者拐杖準備開始工作并轉至所述步驟2）。

6.根據權利要求5所述的精確反饋障礙物距離和方向的盲人避障導航方法，其特征在于所述電機振動裝置采用九個振動電機，并按3行、3列排成矩陣形式，并用B_ij表示第i行第j個電機，每個電機與所述數據處理電路通信連接，其中，i=1，2，3，j=1，2，3。