一种室外导盲车装置的制作方法

1.本实用新型涉及导盲车技术领域，特别是关于一种室外导盲车装置。


背景技术：

2.盲人出行一直是当前社会存在的民生问题之一。人们的认知中，盲道是能够在一定程度上帮助盲人出行，但是，由于室外情况复杂，比如：路况过于复杂，盲道建设不规范，各种盲道的占用，没有人行道的路口，红绿灯也缺少语音提示等原因，盲人出行依旧十分困难。经过训练后的导盲犬也可以指导视障人士外出，还可以引导主人及时躲避障碍物以免发生危险。但导盲犬的数量稀少，而且只能记住固定路线，且要和主人生活在一起，也需要共同训练，进行长期的磨合。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种室外导盲车装置来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
4.为实现上述目的，本实用新型提供一种室外导盲车装置，包括滚动式车体设于所述车体内的主控板和无线通信模块，所述车体的后部通过拉力计连接供使用者手拉的引导杆或绳，所述车体上部设有感知定位设备，所述主控板通过电池充电，并为所述拉力计、感知定位设备、车体驱动马达、和arduino板供电；使用者佩戴的语音设备可通过所述无线通信模块与所述导盲车通信连接。
5.进一步地，所述主控板通过排线驱动连接所述车体驱动马达中的马达驱动板、车轮马达和码盘相连通信。
6.进一步地，所述主控板和arduino板通过数字接口直插的方式连接。
7.进一步地，所述arduino板生成的所述马达的pwm控制信号通过直插所述数字接口通过所述主控板输送给所述马达驱动板，响应于所述马达的pwm控制信号，所述马达驱动板产生相应电流通过发回给所述主控板，再经由排线输送给四个车轮马达。
8.进一步地，所述感知定位设备包括雷达和摄像设备、轮速计和gps定位仪。
9.进一步地，所述摄像设备和板载计算机同时被设置在第一层，置于在所述车体的顶面，所述雷达被设置在第二层，且所述雷达布置在所述车体的顶部中部。
10.本实用新型由于通过多传感器感知，为了导航和盲道识别提供硬件支持，辅助性地确保使用者通行任务的行进安全。
附图说明
11.图1为本实用新型实施例提供的导盲车的结构示意图；
12.图2为本实用新型实施例提供的基于导航与盲道循迹结合的室外导盲车装置的供电和信号连接关系说明示意图；
13.图3为本实用新型实施例提供的基于导航与盲道循迹结合的室外导盲车装置的框
架原理图。
具体实施方式
14.在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
15.在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
16.如图1至图3所示，本实施例提供的基于导航与盲道循迹结合的室外导盲车装置包括导盲车，导盲车包括滚动式车体1，车体1的后部连接供使用者手拉的引导杆或绳4，使用者可以手扶引导杆或绳4，在导盲车的导航指引下，跟随其行走。
17.车体1上，与引导杆或绳4直接连接的是拉力计3。也可以理解为，车体1 的后部通过拉力计3连接供所述使用者手拉的引导杆或绳4。通过拉力计3，可以感知导盲车对使用者所施加的向前拉力信息，比如大小和方向。
18.在车体1上部，设有感知定位设备。该感知定位设备可以包括雷达11和摄像设备12、轮速计(图中未示出)和gps定位仪(图中未示出)。
19.雷达11最好布置在车体1的顶部中部，当然，顶部其它位置也是可以的。雷达11可以选用但不限于激光雷达，用于扫描获取导盲车周围障碍物的点云信息。
20.摄像设备12可以采用体积小巧的摄像头，便于布置在体积较小的车体1上，例如，车体1的前、后部各设一个用于采集导盲车前、后方道路路面的视觉图像。
21.轮速计用于采集导盲车的轮速信息，可以设在车轮马达上。由于本实施例中车体1具有四个车轮，且由各自的马达提供动力，因此，为了提高精确性，可以在每一个车轮马达上设置一个轮速计。gps定位仪用于采集导盲车的位置信息。
22.拉力计3、雷达11、摄像设备12和gps定位仪的信号输出端均连接板载计算机2的信号输入端，轮速计的信号输出端连接主控板6的信号输入端，而主控板6与板载计算机2连接，可实现彼此之间信息交互，因此，板载计算机2可以获取到拉力信息、点云信息、视觉图像信息和导盲车的速度和位置信息。
23.板载计算机2内设置有地图模块、感知定位模块、融合模块、决策模块、无线通信模块、和语音交互模块。其中，地图模块和感知定位模块的信号输出端连接融合模块的信号输入端。所述融合模块的信号输出端连接所述决策模块的信号输入端连接，所述决策模块与语音交互模块信息交互。
24.地图模块用于提供地图信息，并根据语音交互设置出发点和目的地与导航，获取初步导航路径。感知定位模块用于获取导盲车相关信息以及导盲车的前方道路信息。其中，所述导盲车相关信息包括位置、轮速和所述导盲车对使用者所施加的向前拉力信息。
25.融合模块，基于地图模块和感知定位的模块，找到自车当前所处地图中的位置，周围障碍物的位置。包括各个传感器，定位设备坐标系与地图的融合。在各个坐标系下感知到的物体的融合。
26.语音交互模块用于接收所述使用者的语音指令、以及通过语音方式向所述使用者输出指令、聊天和提示。其中，指令包括启动关闭指令，设置导航相关指令 (起始点，目的点)，控制车速相关指令。聊天部分包括基本聊天逻辑。提示部分包括对使用者行进过程中的提示(如提示使用者及时止步)，以及各种操作提示(如装置状态的提示)。
27.决策模块用于根据所述前方道路路面信息，通过感知模块视觉图像辨识所述前方道路所属的路段。所述路段分为人行道、马路和其它路段。其中：在辨识为所述人行道(包括斑马线)的情形下，检测所述人行道上的盲道，并循迹所述盲道；在辨识为所述马路的情形下，检测所述马路上的人行道，并根据检测到所述人行道，继续检测所述人行道上的盲道，并循迹所述盲道；在辨识为所述其它路段的情形下，则进入靠路侧行走的逻辑，该逻辑实现方式为现有技术，因此不再展开描述。述融合模块还用于在循迹所述盲道或进入靠路侧行走的逻辑的情形下，判断所述前方道路是否有障碍物，如果是，则进入停车或通过改变局部路径进行绕道，反之，则辨识所述前方道路所属的路段。
28.所述决策模块还用于根据所述导盲车的位置和轮速，利用所述导盲车对使用者所施加的向前拉力信息和后置感知数据，判断使用者是否在设定的位置和速度范围内，并比较所述步行速度和所述轮速，并输出调整轮速和方向指令：若所述步行速度是否远小于所述行驶速度，则降低所述行驶速度；若所述步行速度是否远大于所述行驶速度，则语音提示所述使用者减速。当然，也可以根据语音交互的指令，或者感知融合得到的数据，得到小车的决策轮速和方向指令，并向所述控制模块下发所述调整轮速和方向指令，还向所述语音交互模块所述导盲车相关信息，以及根据预设的监测条件，触发所述语音指令。
29.为了在车体1有限的空间内，保证各种信息感知准确性和信息传输的高效性，本实施例将摄像设备12、gps定位仪与和板载计算机2设置在同一层基板上，作为第一层，置于在车体1的顶部外表面。雷达11被设置在第一层的上方或上表面，作为第二层。
30.在车体1的内部，也就是车体空腔中用于容置主控板6，主控板6通过电池 (充电模块)7充电，并为板载计算机2、拉力计3、感知定位设备、车体驱动马达、和arduino板8供电。arduino板8内设置有控制模块，该控制模块用于根据所述决策模块输出的所述轮速和方向指令，结合当前的车速和方向，计算出各车轮马达的转速，生成马达的pwm控制信号，并通过主控板和驱动板下发至相应的马达，以及与所述使用者的耳机进行通信。使用时，arduino板8中的所述控制模块生成的所述马达的pwm控制信号通过主控板6输送给所述马达驱动板，响应于所述马达的pwm控制信号，所述马达驱动板产生相应电流通过发回给主控板6，再经由排线输送给四个车轮马达。
31.考虑空间布置的紧凑要求，例如：主控板6可以通过排线驱动连接所述车体驱动马达中的马达驱动板、车轮马达和码盘相连通信。主控板6和arduino板8 通过数字接口直插的方式连接，同时主控板6和arduino板8分别通过usb接口与板载计算机2相连并进行通信，拉力计驱动板9则通过can接口与板载计算机 2进行通信，所述感知定位设备通过usb接口与板载计算机2相连。
32.本实施例提供的基于导航与盲道循迹结合的室外导盲车装置还包括与导航车行语音交互的语音设备，比如带麦克风的蓝牙耳机，供使用者使用。语音设备通过无线通信模块(比如蓝牙模块)与所述语音交互模块信息交互，这样，使用者可以与导盲车实现语音交互功能。
33.本实施例具备完整的导航功能，能够灵活地解决各种突发情况(障碍，盲道缺失，路口等)，自适应盲人行速，保证盲人安全，以及具备完备的语音交互功能，便于使用者操作。
34.最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。