一种室内电子导盲设备的制作方法

本实用新型涉及导航技术领域，特别是涉及一种室内电子导盲设备。

背景技术：

当今社会，对于视力障碍人士行走以及生活的辅助设备可谓多种多样，比如传统的导盲杖、加入各类里程计探测障碍物的电子导盲杖，还有一些更加先进的穿戴式导盲辅具等等，这类设备都存在一个共同的缺点，就是缺乏一定的自主移动功能，需要使用者自己去探索路径，缺乏便捷性。近几年，拥有自主导航功能的导盲设备也越来越多，而相比于传统导盲杖，这类设备在越来越自主化、智能化的同时，却忽略了使用者最为关心的问题--踏实感。这类导盲设备过于自主智能化，使视障人士不能直观感受到设备状态和路况问题，缺乏一定的安全性。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种室内电子导盲设备，使视障人士能够直观感受到设备状态和路况问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种室内电子导盲设备，所述导盲设备包括：激光雷达、移动底盘、牵引杆、上位机和下位机；

所述激光雷达设置在所述移动底盘的上底面；所述牵引杆的一端与所述移动底盘的上底面连接；所述上位机和所述下位机均设置在所述移动底盘的内部；

所述激光雷达的输出端与所述上位机的输入端连接，所述激光雷达用于采集所述导盲设备周边的障碍物信息，并将所述障碍物信息传输至所述上位机；

所述上位机与所述下位机连接，所述上位机用于根据所述障碍物信息和里程计信息，获得导航避障指令，并将所述导航避障指令发送给所述下位机；

所述上位机还用于接收导航目标点指令，将所述导航目标点指令转换成导航控制指令，并将所述导航控制指令传输至所述下位机；

所述下位机与所述移动底盘的控制端连接，所述下位机用于根据所述导航避障指令和所述导航控制指令控制所述移动底盘的运动。

可选的，所述导盲设备还包括：震动器；

所述震动器设置在所述牵引杆的内部；

所述上位机的输出端与所述震动器的控制端连接；所述上位机还用于根据所述导航避障指令控制所述震动器的震动。

可选的，所述导盲设备还包括：速度调节按钮；

所述速度调节按钮设置在所述牵引杆上；

所述速度调节按钮的输出端与所述下位机的输入端连接；

所述下位机还用于根据所述速度调节按钮的速度调节指令控制所述移动底盘的移动状态。

可选的，所述导盲设备还包括：电源开关；

所述电源开关设置在所述牵引杆上。

可选的，所述移动底盘包括：电机驱动板、多个减速电机、多个编码器、底盘和多个主动轮；

所述电机驱动板、多个所述减速电机和多个所述编码器均设置在所述底盘的内部；多个所述主动轮设置在所述底盘的下底面；多个所述减速电机分别与多个所述主动轮一一对应设置；多个所述编码器分别与多个所述减速电机一一对应设置；

所述下位机的输出端与所述电机驱动板的输入端连接；所述电机驱动板的输出端分别与多个所述减速电机的控制端、多个所述编码器的控制端连接；多个所述减速电机的输出轴分别与多个所述主动轮一一对应连接；多个所述编码器的信号输出端均与所述下位机的输入端连接；所述编码器用于采集里程计信息，并将所述里程计信息传输至所述下位机；所述下位机还用于将所述里程计信息传输至所述上位机。

可选的，所述移动底盘还包括：多个万向轮；

多个所述万向轮设置在所述底盘的下底面。

可选的，所述导盲设备还包括：充电电池块和电池分压模块；

所述充电电池块和所述电池分压模块均设置在所述移动底盘的内部；

所述充电电池块与所述电池分压模块连接；所述电池分压模块分别与所述移动底盘、所述上位机和所述下位机连接。

可选的，所述牵引杆为伸缩式牵引杆。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供的室内电子导盲设备，通过设置牵引杆，使视障人士可以手握牵引杆跟随电子导盲设备向前行走，使视障人士能够直接感觉到设备状态和前方地面的路况，增加踏实感。

本实用新型通过激光雷达可以准确获得导盲设备周边的障碍物信息，上位机根据激光雷达采集到的障碍物信息和里程计信息，更加精确地实现自主导航和自主避障功能，从而带领使用者更加准确、便利的到达目的地。

本实用新型还可像普通电子导盲设备一样使用此设备，即视障人士手握牵引杆手动推动设备前进。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的室内电子导盲设备的结构示意图；

图2为本实用新型提供的室内电子导盲设备的功能结构图；

图3为本实用新型提供的移动底盘内部结构图；

图4为本实用新型提供的移动底盘下底面结构图；

符号说明：1-移动底盘，2-激光雷达，3-牵引杆，4-震动器，5-速度调节按钮，6-主动轮，7-万向轮，8-进线孔，9-上位机，10-下位机，11-减速电机，12-电机驱动板，13-电池分压模块，14-充电电池块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种室内电子导盲设备，使视障人士能够直观感受到设备状态和路况问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型提供的室内电子导盲设备的结构示意图。一种室内电子导盲设备，如图1所示，导盲设备包括：激光雷达2、移动底盘1、牵引杆3、上位机9和下位机10。

激光雷达2设置在移动底盘1的上底面。牵引杆3的一端与移动底盘1的上底面连接。上位机9和下位机10均设置在移动底盘1的内部。考虑到使用者的身高差异，牵引杆3为伸缩式牵引杆。优选地，考虑到激光雷达2的昂贵性和本实用新型设备的性价比因素，激光雷达2采用rplidar—a3激光雷达。

激光雷达2的输出端与上位机9的输入端连接，激光雷达2用于采集导盲设备周边的障碍物信息，并将障碍物信息传输至上位机9。

如图2所示，上位机9与下位机10连接，上位机9用于根据障碍物信息和里程计信息，获得导航避障指令，并将导航避障指令发送给下位机10。所述电子导盲设备采用激光雷达2与里程计相结合的方式进行导航和避障，精度高，受光线影响小。

上位机9还用于接收导航目标点指令，将导航目标点指令转换成导航控制指令，并将导航控制指令传输至下位机10。上位机9接收导航目标点指令的方式为：使用者以语音方式通过手机或者其他便携式移动终端对电子导盲设备发布导航目标点指令，移动终端通过无线wifi或蓝牙与电子导盲设备通讯，电子导盲设备收到导航目标点指令。

上位机9是整个电子导盲设备的大脑，可以为树莓派或其他嵌入式开发板，通过rs232串口与下位机10进行通信。优选地，上位机9为树莓派开发板，通过ros系统完成定位、建图、轨迹规划和导航之类的应用，并且树莓派内置无线wifi和蓝牙模块，方便实现和移动终端设备的通讯功能。

下位机10与移动底盘1的控制端连接，下位机10用于根据导航避障指令和导航控制指令控制移动底盘1的运动。

下位机10是整个电子导盲设备的执行机构，可以为arduino或stm32等单片机。优选地，下位机10使用价格便宜的arduino作为执行机构的控制器，用来实现pid控制，控制电机驱动。

导盲设备还包括：震动器4。震动器4设置在牵引杆3的内部。优选地，震动器4安装在牵引杆3手持部位的内部。上位机9的输出端与震动器4的控制端连接。上位机9还用于根据导航避障指令控制震动器4的震动，震动器4向使用者反馈障碍信息，增加了视障人士行走的踏实感。

视障人士亦可像普通电子导盲设备一样使用此设备，视障人士只需手握牵引杆推动设备前进，当设备前方遇到障碍物时，设备通过震动器向使用者发出提醒。

导盲设备还包括：速度调节按钮5。速度调节按钮5设置在牵引杆3上。速度调节按钮5的输出端与下位机10的输入端连接。下位机10还用于根据速度调节按钮5的速度调节指令控制移动底盘1的移动状态。使用者在手握牵引杆3跟随设备行走的同时可以通过按压速度调节按钮5控制设备行驶速度的快慢，符合视障人士使用习惯。

导盲设备还包括：电源开关。电源开关设置在牵引杆3上。使用者在手握牵引杆3跟随设备行走的同时可以控制设备的启停。

如图3所示，移动底盘1包括：电机驱动板12、多个减速电机11、多个编码器、底盘和多个主动轮6。电机驱动板12、多个减速电机11和多个编码器均设置在底盘的内部。多个主动轮6设置在底盘的下底面。多个减速电机11分别与多个主动轮6一一对应设置。多个编码器分别与多个减速电机11一一对应设置。优选地，主动轮6有两个，在移动底盘1下底面的左右两端分别安装一个主动轮6。

下位机10的输出端与电机驱动板12的输入端连接。电机驱动板12的输出端分别与多个减速电机11的控制端、多个编码器的控制端连接。多个减速电机11的输出轴分别与多个主动轮6一一对应连接。多个编码器的信号输出端均与下位机10的输入端连接。编码器用于采集里程计信息，并将里程计信息传输至下位机10。下位机10还用于将里程计信息传输至上位机9。

如图4所示，移动底盘1还包括：多个万向轮7。多个万向轮7设置在底盘的下底面。优选地，万向轮7有两个，在底盘下底面的前后端各安装一个万向轮7。万向轮7增加了底盘的稳定性。

移动底盘1可采用亚克力板或其他适用于室内移动设备的底板，并且在移动底盘1下底面还开设一进线孔8，进线孔8用于将震动器4、激光雷达2和速度调节按钮5的连线引入移动底盘1的内部。

导盲设备还包括：充电电池块14和电池分压模块13。充电电池块14和电池分压模块13均设置在移动底盘1的内部。充电电池块14与电池分压模块13连接。电池分压模块13分别与移动底盘1、上位机9和下位机10连接。

具体的，充电电池块14通过电池分压模块13为上位机9、下位机10、电机驱动板12、减速电机11、编码器和震动器4供电。

在移动底盘1上还设置有充电口，充电口与充电电池块14对应设置。

本实用新型设置的激光雷达可以更加精确地实现自主避障功能，使用方法和导盲犬类似，它在盲人身体前方一米五至两米的地面由盲人手握牵引杆跟随电子导盲设备向前行走，使视障人士能够直接感觉到前方地面的路况，增加踏实感。并且还能通过震动器，使视障人士不只通过听觉，还能通过触觉，获取多方面的行路信息，从而更加安全、快捷和准确地前往自己想要去的地方。

视障人士在使用本实用新型实施例提供的电子导盲设备时，可以利用语音的方式通过手机或者相关便携移动终端设备，向电子导盲设备发出目的地指令，电子导盲设备会进行自主导航和避障，并且在行走过程中，使用者可通过牵引杆上的速度控制按钮实时控制设备的速度，从而带领使用者更加安全、便利的到达目的地。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。