基于2.4G无线收发模块的智能电子导盲仪

2013-04-29 21:08黄魏斐王向阳
无线互联科技 2013年6期
关键词:导盲语音输入导盲犬

黄魏斐 王向阳

摘 要:现今大多盲人日常使用的都是原始的导盲杖,对出行帮助有限。虽然有很多导盲犬的训练及出售,但由于受价格及饲养方面问题的限制并未得到普及。于是一种电子类智能导盲产品的需求变的很迫切。而着个智能电子导盲仪刚好填补了这个空缺,能更加廉价且简单的帮助盲人朋友走出家门过上更优质的生活。

关键词:盲人;2.4G;智能;导盲仪

1 项目背景及目的

⑴研究背景。众所周知,在这个社会中除了我们大多数健康的人外,还有一些需要关怀和帮助的群体。盲人就是其中之一。据世界卫生组织估计全世界有盲人4000万到4500万。我国有视力残疾患者近1300万。这是一个庞大的群体,相比与其他的群体,失去光明的盲人朋友生活更加艰难,因此他们需要更多的关怀。

⑵制作目的。考虑到盲人群体如此庞大并且日益增多,并且他们的日常生活主要是出行有很大的不便。我们想制作出一种能够代替眼睛和导盲犬部分功能的物品,来帮助盲人朋友更方便更自由的生活出行。

2 作品功能介绍

智能电子导盲仪是为了方便盲人出行的电子仪器,它能用语音来提示盲人躲避障碍物、安全通过红绿灯以及下一步的行走路径。使盲人能便捷安全的抵达目的地。主要功能如下。

功能一:躲避障碍物,走路更放心。利用蝙蝠的超声波回响原理制作的超声波测距仪测量原始数据,结合控制核心MCU,能够准确的计算出周围人或障碍物的距离。当有人或障碍物出现在行走方向两米范围内时,控制电路进行语音提示或报警,从而实现室内外小范围避障功能。

功能二:识别红绿灯,过马路更安全。在固定目的地的路径路口,不对红绿灯进行干扰和改动的前提下,安装小型红路灯识别子模块。利用颜色识别传感器进行光谱探测,。探测数据回送MCU,经计算分辨出所探测的颜色是否为绿色(或红色)。若为绿色则发出可安全通过提示,红色则提示等待。

功能三:路径指引,带路到想去的地方。鉴于多数盲人朋友常去的地方不多,所以采用设定路径导航的方式。提前设定常的地点如公园或某个小区,在出发地和目的地选择最便捷路径的路口安装红绿灯子模块,并对模块嵌入位置信息。每当走到一个路口,子模块利用无线传输送信息至MCU,MCU对信号处理后发出下一步要直行或左右转弯的语音提示信号。

展望功能:语音输入,路径导航。加入语音输入GPS导航功能,不再局限于固定路径指引,想去哪就去哪。通过语音输入,识别要去的目的地。将信息经MCU传送GPS导航模块,实现任何目的地的路径导航。由于受GPS精度问题影响,此功能暂未实现。计划下一步将GPS与地面点对点通信结合,完成全方位导航工能。

3 制作原理及结构

⑴原理框图

⑵各模块单元解析。1)测距模块:采用HC-SR04超声波测距传感器。每当主控单片机发出测距指令,传感器发出八个高脉冲。当发出的声波遇到障碍物是返回,利用声波发出到返回的时差来计算与物体之间的距离。2)色彩识别:利用颜色传感器TCS3200采集光线数据,通过调整光电二极管的滤波匹配方式来得到不同频率。由芯片计算得出所接收光线的RGB,传送到单片机进行比对判断后得出颜色信息。3)线收发:采用2.4G无线收发模块进行主机和从机之间的信号传输。主要有距离信号、色彩信号、位置信号以及路径指引信号。4)语音提示:语音提示功能主要采用ISD1706PY语音芯片进行音频的录制存储,由单片机结合其它子模块信息进行语音调用,在不同情况下读取相应的语音信号。

4 创新与应用

据查阅资料了解,关于电子导盲的课题之前并非无人涉及。但仅之前的局限于简单的避障功能,并没有实现真正意义上的导盲。而本作品主要致力于对盲人出行的引导,使导盲仪至少能够比导盲犬更稳定的做到同样的事,真正实现导盲作用。

此作品的创新点之一在于红绿灯的判别。盲人出行最不便的就是遇到路口,因为不清楚何时通过红绿灯。因此可利用色彩传感器进行红绿灯的识别,解决了通过路口的问题。

创新点之二在于导航方式的选择。设计初期曾考虑单纯使用GPS来进行路径导航,但实际论证表明目前此方法并不可靠。首先仅使用GPS牵扯到定位精度的问题,对于人体来说范围太大,不能精确的进行位置判定。其次GPS的搜索也牵涉到语音输入和判别问题,因此将GPS导航作为后期技术成熟时的最终功能。根据盲人出行目的地的小范围单一性,设计采用点对点的路径引导方式。利用无线收发方式在途径的每个路口设置检测点,监测点感应范围在零到三米并且能够进行距离判定,每到达一个监测点则提示下一步行走方式,从而以分段两点一线的方式完成路径导航。设计后期可将小范围点对点导航与GPS导航结合互补,实现精确的全方位无盲区导航。

此作品是按初步设想的方式完成,实现基本的功能并不需要很高的造价,而且没有导盲犬的饲养问题。相信经不断改进和完善后应该可以胜任导盲犬的工作,从而更利于盲人的生活出行。

[参考文献]

[1]李昊峰.智能电子导盲仪.2013年5月.

[2]2.4G无线技术详解.http://wenku.baidu.com/view/fc95aed333d4b14e8524681b.html.

猜你喜欢
导盲语音输入导盲犬
基于云端技术的多功能导盲手杖的设计与实现
基于物联网的导盲机器犬的研究与设计
寻找导盲犬
导盲犬Pip
导盲犬
路口导盲及马路障碍物检测提醒系统的设计
语音输入法,会异化新闻文本吗?
语音输入,如何才能“出口成章”?
一种基于离线语音输入技术的检测数据记录系统
智能导盲